De rol van niobium in superlegeringen

Vuurvaste elementen zijn belangrijke toevoegingen aan legeringen in superlegeringen op nikkelbasis en op ijzernikkelbasis. Ze zijn verantwoordelijk voor de verhoogde mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen die aanwezig zijn in de huidige superlegeringssystemen. In dit artikel bekijken we de rol van niobium in superlegeringen.

De rol van niobium in superlegeringen

Het is al lang bekend dat op nikkel gebaseerde en op ijzer-nikkel gebaseerde superlegeringen "super" zijn omdat ze worden versterkt door een dispersie van fijne en coherente gamma-prime (y) en soms door gamma dubbele prime (y") precipiteert binnen de gamma (r) fase. Deze fasen zorgen voor een redelijk hoge trek- en kruipsterkte bij verhoogde temperaturen, terwijl ze voldoende ductiliteit, breuktaaiheid en vermoeiingseigenschappen behouden.

Deze precipitaten worden gevormd door de precipitatiereactie van Ni met Al en Ti of, in het geval van de superlegering op ijzer-nikkelbasis, Nb en Ti. De vuurvaste elementen, Nb en Ta, voeren versterkende functies uit in zowel de y- als de neerslaande y'- en y"-fasen.

Deze elementen kunnen zich enigszins anders gedragen als hardmetalen vormers. Het is ook bekend dat ze de corrosieweerstand en legeringsstabiliteit beïnvloeden. Beide elementen zijn bijenmetalen en passen zeer slecht in het tarief Ni-rooster; bijgevolg aanleiding gevend tot hun welverdiende reputatie als krachtige versterkende elementen voor vaste oplossingen, zowel in de y als in de precipiterende fasen. Van tantaal en niobium is bekend dat ze zich verdelen in de versterkende y- en 7”-fasen en zijn ook MC-type carbidevormers.

Bovendien verhogen deze elementen in verschillende mate de beginnende smelt- en solidustemperaturen. Dit resulteert niet alleen in een hoger en breder temperatuurbereik voor oplossings- en homogenisatie, maar ook in segregatieproblemen tijdens het primaire vacuümraffinage- en smeltproces en tijdens secundaire structuren die smeltprocessen verfijnen zoals VAR en ESR. Het is echter bekend dat Ta de neiging tot sproeten vermindert tijdens de directionele stolling van turbinebladen.

De rol van niobium in superlegeringen

De gedetailleerde rol van vuurvaste elementen in superlegeringen wordt niet goed begrepen. Met name de op wetenschap gebaseerde technologie om het ene vuurvaste element door een ander te vervangen, bestaat niet. Het is bijvoorbeeld niet bekend of Ta en Nb betere versterkers zijn dan andere vuurvaste elementen, bijvoorbeeld W en MO.

Bovendien is het niet bekend of de grote mate van misfit tussen de y- en precipiterende fasen, als gevolg van toevoegingen van vuurvaste elementen, eigenschappen als spanningsversterking en y en r beïnvloedt” verruwingskinetiek, wat een probleem is met betrekking tot toepassingen op de lange termijn.

Om verbeterde superlegeringen te ontwerpen en te ontwikkelen, en om te besparen op de duurdere en minder overvloedige legeringselementen, is een beter begrip van de rol van deze vuurvaste elementen op de mechanische en microstructurele eigenschappen in superlegeringen zijn noodzakelijk.

Conclusie 

Bedankt voor het lezen van ons artikel en we hopen dat je ervan genoten hebt. Als u meer wilt weten over de rol van niobium in superlegeringen , kunt u een bezoek brengen aan Geavanceerde vuurvaste metalen voor meer informatie. We voorzien onze klanten van superhoge kwaliteit vuurvaste metalen tegen een zeer concurrerende prijs.