ከፍተኛ የሙቀት ቅይጥ የሙቀት ጥንካሬ ቅይጥ ተብሎም ይጠራል። በማትሪክስ አወቃቀሩ መሠረት፣ ቁሳቁሶች በሦስት ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ፡ በብረት ላይ የተመሠረተ ኒኬል እና በክሮሚየም ላይ የተመሠረተ። በምርት ሁነታ መሠረት፣ ወደ የተበላሸ ሱፐር አሎይ እና የተጣለ ሱፐር አሎይ ሊከፈል ይችላል።
በአየር ወለድ መስክ ውስጥ የማይፈለግ ጥሬ እቃ ነው። ለከፍተኛ የሙቀት መጠን ላለው የአየር ወለድ እና የአቪዬሽን ማምረቻ ሞተሮች ቁልፍ ቁሳቁስ ነው። በዋናነት ለቃጠሎ ክፍል፣ ለተርባይን ምላጭ፣ ለመሪ ምላጭ፣ ለኮምፕሬሰር እና ለተርባይን ዲስክ፣ ለተርባይን መያዣ እና ለሌሎች ክፍሎች ለማምረት ያገለግላል። የአገልግሎት የሙቀት መጠኑ ከ600 ℃ - 1200 ℃ ነው። የጭንቀት እና የአካባቢ ሁኔታዎች ጥቅም ላይ ከዋሉት ክፍሎች ይለያያሉ። ለብረት ውህዱ ሜካኒካል፣ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት ጥብቅ መስፈርቶች አሉ። ለሞተሩ አፈጻጸም፣ አስተማማኝነት እና ዕድሜ ወሳኝ ነገር ነው። ስለዚህ ሱፐር አሎይ በበለጸጉ አገሮች ውስጥ በኤሮስፔስ እና በብሔራዊ መከላከያ መስኮች ውስጥ ካሉት ቁልፍ የምርምር ፕሮጀክቶች አንዱ ነው።
የሱፐር አሎይዎች ዋና ዋና አተገባበር የሚከተሉት ናቸው፡
1. ለቃጠሎ ክፍል ከፍተኛ የሙቀት ቅይጥ
የአቪዬሽን ተርባይን ሞተር የቃጠሎ ክፍል (እንዲሁም የእሳት ቱቦ በመባልም ይታወቃል) ከከፍተኛ የሙቀት መጠን ክፍሎች አንዱ ነው። የነዳጅ አመንጪነት፣ የዘይት እና የጋዝ ማደባለቅ እና ሌሎች ሂደቶች በቃጠሎ ክፍል ውስጥ ስለሚከናወኑ፣ በቃጠሎ ክፍል ውስጥ ያለው ከፍተኛው የሙቀት መጠን ከ1500 ℃ - 2000 ℃ ሊደርስ ይችላል፣ እና በቃጠሎ ክፍል ውስጥ ያለው የግድግዳ ሙቀት 1100 ℃ ሊደርስ ይችላል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የሙቀት ውጥረትን እና የጋዝ ውጥረትን ይቋቋማል። ከፍተኛ ግፊት/ክብደት ጥምርታ ያላቸው አብዛኛዎቹ ሞተሮች አጭር ርዝመት እና ከፍተኛ የሙቀት አቅም ያላቸውን የዓንጓ ማቃጠያ ክፍሎችን ይጠቀማሉ። በቃጠሎ ክፍል ውስጥ ያለው ከፍተኛው የሙቀት መጠን 2000 ℃ ይደርሳል፣ እና የግድግዳው የሙቀት መጠን ከጋዝ ፊልም ወይም የእንፋሎት ማቀዝቀዣ በኋላ 1150 ℃ ይደርሳል። በተለያዩ ክፍሎች መካከል ትላልቅ የሙቀት ቅልጥፍናዎች የሙቀት ጭንቀትን ይፈጥራሉ፣ ይህም የስራ ሁኔታ ሲቀየር በከፍተኛ ሁኔታ ይነሳል እና ይወድቃል። ቁሱ ለሙቀት ድንጋጤ እና ለሙቀት ድካም ጭነት የተጋለጠ ይሆናል፣ እና መዛባት፣ ስንጥቆች እና ሌሎች ጉድለቶች ይኖራሉ። በአጠቃላይ የቃጠሎ ክፍሉ ከሉህ ቅይጥ የተሰራ ሲሆን ቴክኒካዊ መስፈርቶቹ በተወሰኑ ክፍሎች የአገልግሎት ሁኔታዎች መሰረት እንደሚከተለው ተጠቃለዋል፡- ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ቅይጥ እና ጋዝ በመጠቀም ሁኔታዎች ውስጥ የተወሰነ የኦክሳይድ መቋቋም እና የጋዝ ዝገት መቋቋም አለው፤ የተወሰነ ፈጣን እና የጽናት ጥንካሬ፣ የሙቀት ድካም አፈፃፀም እና ዝቅተኛ የማስፋፊያ ኮፊሸንት አለው፤ ሂደትን፣ መፈጠርን እና ግንኙነትን ለማረጋገጥ በቂ የፕላስቲክነት እና የመገጣጠም ችሎታ አለው፤ በአገልግሎት ዘመን ውስጥ አስተማማኝ አሠራርን ለማረጋገጥ በሙቀት ዑደት ውስጥ ጥሩ የድርጅታዊ መረጋጋት አለው።
ሀ. MA956 ቅይጥ ቀዳዳ ያለው ላሜኔት
በመጀመሪያ ደረጃ፣ ባለ ቀዳዳ ላሜራ የተሰራው ፎቶግራፍ ከተነሳ፣ ከተቀረጸ፣ ከተሰነጠቀ እና ከተመታ በኋላ በስርጭት ትስስር ከHS-188 ቅይጥ ወረቀት ነው። ውስጠኛው ንብርብር እንደ ዲዛይን መስፈርቶች ተስማሚ የማቀዝቀዣ ቻናል ሊሆን ይችላል። ይህ መዋቅር ማቀዝቀዣ የባህላዊውን የፊልም ማቀዝቀዣ 30% የማቀዝቀዣ ጋዝ ብቻ ይፈልጋል፣ ይህም የሞተርን የሙቀት ዑደት ውጤታማነት ሊያሻሽል፣ የቃጠሎ ክፍል ቁሳቁስ ትክክለኛ የሙቀት ተሸካሚ አቅምን ሊቀንስ፣ ክብደቱን ሊቀንስ እና የግፊት-ክብደት ጥምርታን ሊጨምር ይችላል። በአሁኑ ጊዜ፣ ወደ ተግባራዊ አጠቃቀም ከመተግበሩ በፊት ቁልፍ ቴክኖሎጂውን መስበር አሁንም አስፈላጊ ነው። ከMA956 የተሰራው ባለ ቀዳዳ ላሜራ በዩናይትድ ስቴትስ የተጀመረ አዲስ የቃጠሎ ክፍል ቁሳቁስ ሲሆን በ1300 ℃ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።
ለ. የሴራሚክ ውህዶችን በማቃጠያ ክፍል ውስጥ መተግበር
ዩናይትድ ስቴትስ ከ1971 ጀምሮ ለጋዝ ተርባይኖች የሴራሚክስ አጠቃቀምን ተግባራዊነት ማረጋገጥ ጀምራለች። እ.ኤ.አ. በ1983፣ በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ የተራቀቁ ቁሳቁሶችን በማልማት ላይ የተሰማሩ አንዳንድ ቡድኖች በተራቀቁ አውሮፕላኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ለሚውሉ የጋዝ ተርባይኖች ተከታታይ የአፈጻጸም አመልካቾችን አዘጋጅተዋል። እነዚህ አመልካቾች፡- የተርባይን የመግቢያ ሙቀትን ወደ 2200 ℃ ማሳደግ፤ በኬሚካል ስሌት የማቃጠል ሁኔታ ስር መሥራት፤ በእነዚህ ክፍሎች ላይ የሚተገበረውን ጥግግት ከ8ግ/ሴሜ3 ወደ 5ግ/ሴሜ3 መቀነስ፤ የክፍሎችን ቅዝቃዜ መሰረዝ። እነዚህን መስፈርቶች ለማሟላት፣ የተጠኑት ቁሳቁሶች ከነጠላ-ደረጃ ሴራሚክስ በተጨማሪ ግራፋይት፣ የብረት ማትሪክስ፣ የሴራሚክ ማትሪክስ ውህዶች እና ኢንተርሜታልሊክ ውህዶችን ያካትታሉ። የሴራሚክ ማትሪክስ ውህዶች (ሲኤምሲ) የሚከተሉት ጥቅሞች አሏቸው፡
የሴራሚክ ቁሳቁስ የማስፋፊያ ኮፊሸንት ከኒኬል ላይ ከተመሠረተው ቅይጥ በጣም ያነሰ ሲሆን ሽፋኑም በቀላሉ ሊላጥ ይችላል። በመካከለኛ የብረት ሽፋን የሴራሚክ ውህዶችን መስራት የፍሌኪንግ ጉድለትን ማሸነፍ ይችላል፣ ይህም የቃጠሎ ክፍል ቁሳቁሶች የልማት አቅጣጫ ነው። ይህ ቁሳቁስ ከ10% - 20% የማቀዝቀዣ አየር ጋር ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል፣ እና የብረት የኋላ መከላከያ የሙቀት መጠን 800 ℃ አካባቢ ብቻ ነው፣ እና የሙቀት ተሸካሚው የሙቀት መጠን ከተለዋዋጭ ማቀዝቀዣ እና የፊልም ማቀዝቀዣ በጣም ያነሰ ነው። Cast superalloy B1900+ሴራሚክ ሽፋን መከላከያ ንጣፍ በV2500 ሞተር ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል፣ እና የልማት አቅጣጫ B1900 (በሴራሚክ ሽፋን) ንጣፍ በSiC ላይ በተመሠረተ ኮምፖዚት ወይም ፀረ-ኦክሳይድ C/C ኮምፖዚት መተካት ነው። የሴራሚክ ማትሪክስ ኮምፖዚት የሞተር ማቃጠያ ክፍል የልማት ቁሳቁስ ሲሆን የአገልግሎት ሙቀቱ 15-20 ℃ - 1650 ℃ ነው። ለነበልባል ቱቦ፣ ለተንሳፋፊ ግድግዳ እና ለኋላ ማቃጠያ ጥቅም ላይ ይውላል።
2. ለተርባይን ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ቅይጥ
ኤሮ-ሞተር ተርባይን ምላጭ በአየር ሞተር ውስጥ በጣም ከባድ የሙቀት ጭነት እና በጣም መጥፎ የስራ አካባቢን የሚሸከሙ ክፍሎች አንዱ ነው። በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በጣም ትልቅ እና ውስብስብ ጭንቀትን መቋቋም አለበት፣ ስለዚህ የቁሳቁስ ፍላጎቶቹ በጣም ጥብቅ ናቸው። ለኤሮ-ሞተር ተርባይን ምላጮች ሱፐር አሎይስ በሚከተሉት ይከፈላሉ፡
ሀ. ለመመሪያ ከፍተኛ የሙቀት ቅይጥ
ዲፍሌተር በሙቀት ከሚጎዱት የተርባይን ሞተር ክፍሎች አንዱ ነው። በማቃጠያ ክፍሉ ውስጥ ያልተመጣጠነ ማቃጠል ሲከሰት፣ የመጀመሪያው ደረጃ መሪ ቫን የማሞቂያ ጭነት ትልቅ ነው፣ ይህም የመሪ ቫን ጉዳት ዋና ምክንያት ነው። የአገልግሎት ሙቀቱ ከተርባይን ምላጭ በ100 ℃ ከፍ ያለ ነው። ልዩነቱ የማይንቀሳቀሱ ክፍሎቹ ለሜካኒካል ጭነት የተጋለጡ አለመሆናቸው ነው። ብዙውን ጊዜ የሙቀት ጭንቀት፣ መዛባት፣ የሙቀት ድካም ስንጥቅ እና በፍጥነት የሙቀት ለውጥ ምክንያት የሚመጣ የአካባቢ ቃጠሎን ሊያስከትል ይችላል። የመሪ ቫን ቅይጥ የሚከተሉትን ባህሪያት ሊኖረው ይገባል፡ በቂ ከፍተኛ የሙቀት ጥንካሬ፣ ቋሚ የመንሸራተት አፈጻጸም እና ጥሩ የሙቀት ድካም አፈጻጸም፣ ከፍተኛ የኦክሳይድ መቋቋም እና የሙቀት ዝገት አፈጻጸም፣ የሙቀት ጭንቀት እና የንዝረት መቋቋም፣ የመታጠፍ የመበስበስ ችሎታ፣ ጥሩ የመውሰድ ሂደት መቅረጽ አፈጻጸም እና የመገጣጠም ችሎታ እና የሽፋን መከላከያ አፈጻጸም።
በአሁኑ ጊዜ፣ ከፍተኛ ግፊት/ክብደት ጥምርታ ያላቸው አብዛኛዎቹ የላቁ ሞተሮች ባዶ የብረታ ብረት ምላጭ ይጠቀማሉ፣ እና አቅጣጫዊ እና ነጠላ ክሪስታል ኒኬል ላይ የተመሰረቱ ሱፐር አሎይዎች ተመርጠዋል። ከፍተኛ ግፊት-ክብደት ጥምርታ ያለው ሞተር ከ1650 ℃ - 1930 ℃ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ሲሆን በሙቀት መከላከያ ሽፋን መጠበቅ አለበት። የብላጩ ቅይጥ የአገልግሎት ሙቀት ከ1100 ℃ በላይ ነው፣ ይህም ለወደፊቱ የመሪ ምላጭ ቁሳቁስ የሙቀት መጠን ጥግግት ዋጋ አዳዲስ እና ከፍተኛ መስፈርቶችን ያስቀምጣል።
ለ. ለተርባይን ቢላዎች ሱፐር አሎይስ
የተርባይን ምላጭዎች የአየር ሞተሮች ዋና ዋና የሙቀት ተሸካሚ የሚሽከረከሩ ክፍሎች ናቸው። የአሠራር ሙቀቱ ከመሪ ምላጭዎቹ ከ50 ℃ - 100 ℃ ያነሰ ነው። ሲሽከረከሩ ከፍተኛ ሴንትሪፉጋል ውጥረት፣ የንዝረት ጭንቀት፣ የሙቀት ጭንቀት፣ የአየር ፍሰት መፈተሽ እና ሌሎች ተፅእኖዎችን ይይዛሉ፣ እና የስራ ሁኔታዎቹ ደካማ ናቸው። ከፍተኛ ግፊት/ክብደት ጥምርታ ያለው የሞተር ሞቃት መጨረሻ ክፍሎች የአገልግሎት ዘመን ከ2000 ሰዓት በላይ ነው። ስለዚህ፣ የተርባይን ምላጭ ቅይጥ በአገልግሎት ሙቀት ውስጥ ከፍተኛ የመንሸራተት መቋቋም እና የመሰባበር ጥንካሬ፣ ጥሩ ከፍተኛ እና መካከለኛ የሙቀት መጠን አጠቃላይ ባህሪያት፣ እንደ ከፍተኛ እና ዝቅተኛ ዑደት ድካም፣ ቀዝቃዛ እና ሙቅ ድካም፣ በቂ የፕላስቲክነት እና የግፊት ጥንካሬ፣ እና የኖት ስሜታዊነት፤ ከፍተኛ የኦክሳይድ መቋቋም እና የዝገት መቋቋም፤ ጥሩ የሙቀት አማቂነት እና ዝቅተኛ የመስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት፤ ጥሩ የመውሰድ ሂደት አፈፃፀም፤ የረጅም ጊዜ መዋቅራዊ መረጋጋት፣ በአገልግሎት ሙቀት ውስጥ የቲሲፒ ደረጃ ዝናብ የለም። የተተገበረው ቅይጥ በአራት ደረጃዎች ያልፋል፤ የተበላሹ ቅይጥ አፕሊኬሽኖች GH4033፣ GH4143፣ GH4118፣ ወዘተ ያካትታሉ። የቀረጻ ቅይጥ አተገባበር K403፣ K417፣ K418፣ K405፣ አቅጣጫዊ የተጠናከረ ወርቅ DZ4፣ DZ22፣ ነጠላ ክሪስታል ቅይጥ DD3፣ DD8፣ PW1484፣ ወዘተ ያካትታል። በአሁኑ ጊዜ ወደ ሶስተኛ ትውልድ ነጠላ ክሪስታል ቅይጥ አድጓል። የቻይና ነጠላ ክሪስታል ቅይጥ DD3 እና DD8 በቅደም ተከተል በቻይና ተርባይኖች፣ ቱርቦፋን ሞተሮች፣ ሄሊኮፕተሮች እና የመርከብ መጓጓዣ ሞተሮች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
3. ለተርባይን ዲስክ ከፍተኛ የሙቀት ቅይጥ
የተርባይን ዲስክ የተርባይን ሞተር በጣም የተጨናነቀ የሚሽከረከር ተሸካሚ አካል ነው። የሞተር ጎማ ፍላንጅ የስራ ሙቀት 8 እና 10 የሆነ የግፊት ክብደት ጥምርታ 650 ℃ እና 750 ℃ ይደርሳል፣ እና የዊል መሃል ሙቀት 300 ℃ አካባቢ ሲሆን ከፍተኛ የሙቀት ልዩነት አለው። በመደበኛ ሽክርክሪት ወቅት፣ ምላጩ በከፍተኛ ፍጥነት እንዲሽከረከር ያንቀሳቅሰዋል እና ከፍተኛውን የሴንትሪፉጋል ኃይል፣ የሙቀት ጭንቀት እና የንዝረት ጭንቀት ይይዛል። እያንዳንዱ ጅምር እና ማቆሚያ ዑደት፣ የዊል ማዕከል ነው። የጉሮሮ፣ የጉሮሮ ታች እና ጠርዝ ሁሉም የተለያዩ የተዋሃዱ ጭንቀቶችን ይይዛሉ። ቅይጡ ከፍተኛውን የትርፍ ጥንካሬ፣ የተፅዕኖ ጥንካሬ እና በአገልግሎት ሙቀት ላይ ምንም አይነት የኖት ስሜታዊነት እንዲኖረው ያስፈልጋል፤ ዝቅተኛ መስመራዊ የማስፋፊያ ኮፊሸንት፤ የተወሰነ ኦክሲዴሽን እና ዝገት መቋቋም፤ ጥሩ የመቁረጥ አፈፃፀም።
4. ኤሮስፔስ ሱፐር አሎይ
በፈሳሽ ሮኬት ሞተር ውስጥ ያለው ሱፐርአሎይ በግፊት ክፍል ውስጥ ባለው የቃጠሎ ክፍል ውስጥ እንደ ነዳጅ መርፌ ፓነል ሆኖ ያገለግላል፤ የቱርቢን ፓምፕ ክርን፣ ፍላንጅን፣ የግራፋይት መሪ ማያያዣን፣ ወዘተ. በፈሳሽ ሮኬት ሞተር ውስጥ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ቅይጥ በግፊት ክፍል ውስጥ እንደ ነዳጅ ክፍል መርፌ ፓነል ሆኖ ያገለግላል፤ የቱርቢን ፓምፕ ክርን፣ ፍላንጅን፣ የግራፋይት መሪ ማያያዣን፣ ወዘተ. GH4169 እንደ ተርባይን ሮተር፣ ዘንግ፣ ዘንግ እጅጌ፣ ማያያዣ እና ሌሎች አስፈላጊ የመሸከም ክፍሎች ቁሳቁስ ሆኖ ያገለግላል።
የአሜሪካ ፈሳሽ ሮኬት ሞተር የተርባይን ሮተር ቁሳቁሶች በዋናነት የመግቢያ ቱቦ፣ የተርባይን ምላጭ እና ዲስክን ያካትታሉ። GH1131 ቅይጥ በአብዛኛው በቻይና ጥቅም ላይ የሚውል ሲሆን የተርባይን ምላጭ በስራ የሙቀት መጠን ላይ የተመሰረተ ነው። ኢንኮኔል x፣ አሎይ713c፣ አስትሮሎይ እና ማር-ኤም246 በተከታታይ ጥቅም ላይ መዋል አለባቸው፤ የዊል ዲስክ ቁሳቁሶቹ ኢንኮኔል 718፣ ዋስፓሎይ፣ ወዘተ ያካትታሉ። GH4169 እና GH4141 ኢንተግሬትል ተርባይኖች በአብዛኛው ጥቅም ላይ ይውላሉ፣ እና GH2038A ለሞተሩ ዘንግ ጥቅም ላይ ይውላል።