Yüksek sıcaklıklarda ince-taneli yapıyı koruyabilen malzemeler arasında temel olarak Ti, Nb ve V içeren mikro alaşımlı çelik; toz metalurji çeliği; ısıya-dirençli alaşımlar (Inconel 718 gibi); ve seramik matrisli kompozitler. Bu malzemeler, tane sınırlarını sabitleyen çökelmiş fazların özellikleri veya kendi tane yapısının yokluğu yoluyla, yüksek sıcaklıklarda tane irileşmesini etkili bir şekilde bastırır.
1. Mikroalaşımlı Çelik (Ana Seçim)
Ti-içeren çelik (örneğin, H13+Ti): Ti, 1200 derecenin altında neredeyse çözünmeyen, tane sınırlarını uzun süre sabitleyen ve tanecik büyümesine karşı en güçlü direnci sergileyen oldukça kararlı TiC oluşturur;
Nb-çelik içeren (örneğin, H13+Nb): NbC, yeniden kristalleşme sırasında dinamik olarak çökelerek taneciklerin yutulmasını önler ve onu sıcaklık dalgalanma koşullarına uygun hale getirir;
V-çelik içeren (örneğin, H13+V): VC, 600–900 derece aralığında sabit bir şekilde mevcut olup, daha düşük bir maliyetle orta düzey bir sabitleme kuvveti sağlar.
Mekanizma: Zener sabitleme etkisi – ince, dağınık ikinci-faz parçacıkları tanecik sınırı geçişini fiziksel olarak engeller.
2. Doğası gereği İnce- Tanecikli Çelik
Al-Öldürülmüş H13: AlN, aşırı ostenit tanecik büyümesini önlemek için ısıtmanın ilk aşamalarında tane sınırlarını sabitleyen Al'in deoksidasyonu yoluyla üretilir;
İnce-Taneli 4Cr5MoSiV1: İnce ve tekdüze bir orijinal mikro yapı (tane büyüklüğü 5-8) sağlamak için eritme işlemi sırasında oksidasyon ve soğuma oranları kontrol edilir.
Özellikler: Yüksek maliyet-etkinliği, yeni kalıp imalatına uygun, pahalı alaşımların eklenmesine gerek yoktur.
3. Toz Metalurjili Çelik (Üst-Son Teknoloji Uygulamalar)
PM-H13: Toz metalurjisi teknolojisini kullanarak 8-10 orijinal tane boyutuna ulaşır, son derece düzgün karbür dağılımına sahiptir ve geleneksel çeliklerle karşılaştırıldığında yüksek-sıcaklıktaki kabalaşmaya karşı çok daha üstün direnç gösterir;
ASP-23: Yüksek düzeyde V ve Mo içeren, ultra ince mikro yapıya ve bol miktarda dağılmış karbüre sahip, mükemmel yüksek sıcaklık direnci sergileyen yüksek-hız çeliği.
Avantajları: İyi izotropi, yorulma ömrü geleneksel çeliğe göre %30'dan daha yüksektir; tıbbi, optik ve diğer alanlardaki hassas kalıplar için uygundur.
4. Isıya-dirençli alaşımlar (ultra-yüksek sıcaklık uygulamaları)
|
Malzeme |
Maksimum servis sıcaklığı |
İnce tane tutma mekanizması |
|
İnkonel 718 |
1100 derece |
' fazı (Ni₃Al) dispersiyon güçlendirmesi, tane sınırı göçünü engeller |
|
Haynes 230 |
1150 derece |
Katı çözelti güçlendirme + karbür çökeltme, mükemmel sürünme direnci |
|
Stellit 6 |
1000 derece |
Karbür ağ desteği, güçlü mikro yapı kararlılığı |
Not: Yüksek maliyetlidir, işlenmesi zordur ve genellikle kritik bileşenlerin kısmen değiştirilmesi için kullanılır.
5. Seramik Matris Kompozitleri (Sınır Yönü)
SiC/SiC, Al₂O₃/ZrO₂: Bu kompozitler metalik tane yapısına sahip değildir, 1400 derecenin üzerindeki sıcaklıklara dayanabilir ve neredeyse hiç termal deformasyon göstermez.
Uygulamalar: Nozul gömlekleri ve akış bölücüler gibi aşınmaya- dirençli parçalar olarak metal matrislerle birlikte kullanılır.
Trend: Havacılıktan{0}son teknoloji kalıp imalatına doğru genişleme, gelecekteki bir gelişim yönünü temsil ediyor.
