Kako pripremiti materijale koji zadržavaju fino-zrnastu strukturu na visokim temperaturama

Ključ za pripremu materijala za održavanje fino zrnate strukture na visokim temperaturama je uvođenje fino raspoređenih atoma druge faze kako bi se učvrstile granice zrna. Prerada i toplinska obrada moraju se kontrolirati kako bi se spriječio nepravilan rast zrna tijekom rada na visokoj temperaturi.

1. Metalurški i kompozitni dizajn: Uvod u elemente mikrolegiranja

Ti, Nb, V, Al: dodavanje ovih elemenata tijekom taljenja stvara vrlo stabilne karbide (npr. TiC, NbC, VC) ili nitride (npr. AlN) koji se talože tijekom skrućivanja i zagrijavanja, učvršćujući granice zrna.

W, Mo: Poboljšava crvenu tvrdoću i otpornost čelika na omekšavanje. Imaju stabilne karbide na visokim temperaturama koji sprječavaju pomicanje granica zrna.

Praktična preporuka: Koristite mikrolegirane ili prirodno fino{0}}zrnate čelike, kao što su H13+Ti i Al-killed H13, pod uvjetom da je sadržaj kritičnih elemenata unutar navedenih granica (npr. Ti veći ili jednak 0,015%, Al veći ili jednak 0,02%).

2. Proces metalurgije praha: dobivanje ultrafine originalne mikrostrukture

PM-H13, ASP-23: Upotrebom pripreme praha raspršivanjem plinom + vrućim izostatičkim prešanjem (HIP) izbjegava se segregacija u tradicionalnim ingotima, a mikrostruktura je homogena s izvornom veličinom zrna od 8-10.

Prednosti: Raspršena disperzija karbida, jaka izotropija i daleko bolja otpornost na razvoj zrna od konvencionalnog lijevanog i kovanog čelika.

Primjene: Visoko precizni kalupi za injekcijsko ubrizgavanje u medicinskim i optičkim primjenama, poboljšanje otpornosti na zamor preko 30%.

3. Pročišćavanje veličine zrna: Termomehanička kontrola obrade

regulirano valjanje i hlađenje (TMCP): Tijekom kovanja ili valjanja reguliraju se temperatura deformacije i brzina hlađenja, što omogućuje brojne deformacije u području austenita i potiče dinamičku rekristalizaciju i usitnjavanje veličine zrna.

Izotermno žarenje + brzo hlađenje: Izbjegavajte sporo hlađenje peći, upotrijebite hlađenje zrakom ili vjetrom, smanjite duljinu boravka na visokim-temperaturama, spriječite agregaciju i razvoj zrna.

Kontraindikacije: Sporo hlađenje ili produljeno držanje na visokim temperaturama nije dopušteno kako bi se izbjegla sekundarna rekristalizacija koja bi rezultirala nenormalnim ogrubljivanjem.

4. Dizajn površine i kompozitne strukture (smjer vodećeg-ruba)

Keramički matrični kompoziti (CMC): npr. SiC/SiC, Al2O3/ZrO2, koji nemaju problema s rastom zrna, mogu raditi na temperaturama iznad 1400 stupnjeva i prikladni su kao obloge mlaznica;

Metal-keramičke kompozitne strukture Upotreba keramičkih jezgri ili premaza u metalnoj matrici za poboljšanu lokaliziranu stabilnost na visokim temperaturama.