Суперсплав IN738LC

IN738LC - важный суперсплав на основе никеля, широко используемый для изготовления деталей горячих секций газотурбинных двигателей. Он обладает превосходными высокотемпературными механическими свойствами в сочетании с хорошей технологичностью.

В данном руководстве представлен подробный обзор IN738LC, включая его состав, свойства, обработку, области применения, преимущества, ограничения, поставщиков и сравнение с другими суперсплавами.

Введение в IN738LC Суперсплав

IN738LC - это закаливаемый осаждением суперсплав на основе никеля, обладающий следующими основными характеристиками:

• Отличная высокотемпературная прочность и сопротивление ползучести
• Хорошая термоусталость и стойкость к окислению
• Сохраняет свойства до ~1100°C
• Состав оптимизирован для технологичности
• Универсальные применения в газовых турбинах
• Поставляются в виде листов, плит, прутков и поковок
• Может свариваться с использованием соответствующих технологий

Благодаря своим сбалансированным свойствам IN738LC подходит для широкого спектра компонентов газовых турбин, работающих в сложных условиях.

Химический состав IN738LC

Номинальный химический состав IN738LC составляет:

Химический состав IN738LC

Элемент	Вес %
Никель	Bal.
Хром	16.0
Кобальт	8.5
Алюминий	3.4
Титан	3.4
Тантал	1.7
Углерод	0.11
Бор	0.001

• Никель обеспечивает матрицу и повышает пластичность
• Хром для устойчивости к горячей коррозии и окислению
• Тугоплавкие элементы, такие как Ta, Ti, W, для упрочнения
• Углерод/борон для упрочнения границ зерен
• Оптимизированный состав для обеспечения свариваемости

Сбалансированная конструкция сплава обеспечивает сочетание высокотемпературной прочности, пластичности и технологичности.

Физико-механические свойства IN738LC

Физические свойства

• Плотность: 8,19 г/см3
• Диапазон плавления: 1315-1370°C
• Теплопроводность: 11 Вт/м-К
• Модуль упругости: 205 ГПа
• Электрическое сопротивление: 125 мкОм-см

Механические свойства при комнатной температуре

• Предел прочности на разрыв: 1035 МПа
• 0,2% Предел текучести: 965 МПа
• Элонгация: 22%
• Усталостная прочность: 590 МПа

Механические свойства при высоких температурах

• Прочность на разрыв:
  • 750 МПа при 704°C
  • 255 МПа при 982°C
• Прочность при разрыве:
  • 240 МПа при 760°C (100 ч)
  • 170 МПа при 982°C (100 ч)

Эти свойства делают его пригодным для длительной эксплуатации при температуре до ~9500С с соответствующим расчетным запасом.

Основные области применения суперсплава IN738LC

IN738LC находит применение в:

• Детали горячей секции газовой турбины:
  • Футеровка горелок
  • Переходные воздуховоды
  • Турбинные сопла
  • Лопатки и лопатки турбин Stage 1 и 2
• Камеры сгорания ракетных двигателей
• Приспособления для термической обработки
• Ядерные топливные стержни
• Компоненты химической промышленности

Благодаря своей универсальности он находит применение в ряде ответственных высокотемпературных приложений в сложных условиях эксплуатации.

Производство и обработка IN738LC

Важными аспектами производства IN738LC являются:

Таяние

• Вакуумно-индукционная плавка и вакуумно-дуговой переплав
• Обеспечение химической однородности

Формирование

• Горячая обработка при температуре выше 1150°C
• Холодная обработка листов и фольги

Термообработка

• Обработка раствором - 1120°C, быстрое охлаждение
• Закалка осаждением - 845°C, 24 часа, воздушное охлаждение

Присоединение

• Электронно-лучевая и вакуумная пайка
• Сварка плавлением с использованием соответствующих присадочных сплавов

Покрытия

• Диффузионные алюминидные и накладные покрытия
• Термические барьерные покрытия

Управление процессами плавки, горячей обработки, термообработки, соединения и нанесения покрытий является критически важным для достижения оптимальных свойств.

Почему стоит выбрать суперсплав IN738LC?

Некоторые ключевые преимущества IN738LC:

• Отличные высокотемпературные механические свойства
• Сохраняет прочность и сопротивление ползучести до ~1100°C
• Хорошая термоусталость и стойкость к окислению
• Лучшая технологическая гибкость по сравнению с другими Niсуперсплавами
• Возможность сварки плавлением для изготовления сложных деталей
• Поставляются в виде листов, плит, прутков и поковок
• Экономичность по сравнению с современными сплавами
• Установленные методы обработки и имеющиеся данные
• Одобрено для критических компонентов двигателя

Сбалансированные свойства и технологичность IN738LC делают его идеальным выбором для многих деталей горячих секций газовых турбин.

Ограничения при использовании суперсплава IN738LC

При использовании IN738LC следует учитывать некоторые ограничения:

• Более низкая высокотемпературная прочность по сравнению с новейшими монокристаллическими сплавами
• Не подходит для деталей турбин с очень высокой температурой
• Восприимчивость к деформационно-старому растрескиванию при формовании
• Требуется тщательно контролируемая термообработка
• Более низкая стойкость к окислению по сравнению с Nb-содержащими сплавами
• Свариваемость не такая хорошая, как у IN718
• При формовке могут возникать остаточные напряжения

IN738LC может оказаться непригодным для работы в очень сложных условиях. Правильное проектирование и обработка являются ключевыми для смягчения ограничений.

IN738LC Поставщики суперсплавов

К числу ведущих поставщиков сплавов IN738LC относятся:

• Корпорация "Специальные металлы
• Allegheny Technologies
• Haynes International
• Технология столярных работ
• Технология производства материалов Sandvik
• Precision Castparts Corp.

IN738LC поставляется в виде:

• Лист / плита
• Бар
• Кузнечная заготовка
• Провод
• Сварочные материалы

Предлагаются различные формы изделий, отвечающие различным требованиям производства.

Стоимость суперсплава IN738LC

Показатели стоимости IN738LC

• Лист: $90-110/кг
• Бар: $100-120/кг
• Запас поковки: $110-130/кг
• Затраты зависят от размера, количества, поставщика и стоимости сырья
• В целом 10-151ТП3Т экономичнее современных никелевых сплавов
• Требуется сырье высокой чистоты, что увеличивает затраты

IN738LC обеспечивает экономически эффективную работу во многих газотурбинных установках. Долгосрочные соглашения позволяют обеспечить стабильную цену.

Сравнение IN738LC с альтернативными сверхпрочными сплавами

Сравнение с IN718

• IN738LC обладает повышенной температурной устойчивостью
• Лучшие показатели ползучести и термоусталости
• Снижение проблем с формованием по сравнению с IN718
• IN718 обеспечивает лучшую свариваемость

Сравнение с IN713C

• IN738LC обладает повышенной прочностью на растяжение и ползучесть
• Повышенная фазовая стабильность
• Более низкий коэффициент расширения по сравнению с IN713C
• IN713C обеспечивает лучшую технологичность

Сравнение с современными никелевыми сплавами

• Передовые сплавы, такие как Renes N5, CMSX-4, обеспечивают более высокую температурную прочность
• Однако они также отличаются худшей технологичностью и более высокой стоимостью
• IN738LC обеспечивает экономически эффективное сочетание свойств

Вопросы и ответы

Вопрос: Каковы основные области применения сплава IN738LC?

О: Основные области применения - детали горячих секций газовых турбин, такие как горелки, переходные каналы, сопла, лопатки и лопатки турбин. Он также используется в ракетных двигателях и ядерных топливных стержнях.

Вопрос: Каковы основные свойства IN738LC?

О: Обладает превосходными высокотемпературными механическими свойствами до 1100°C, хорошей усталостной прочностью и стойкостью к окислению, высокой прочностью и лучшей технологичностью по сравнению с другими Niсуперсплавами.

Вопрос: Какая термическая обработка применяется для IN738LC?

О: Обработка раствором при 1120°C с последующей закалкой осаждением при 845°C/24 ч. Контролируемая термообработка является критически важной для достижения требуемых свойств.

Вопрос: Как сваривается IN738LC?

О: Обычно используются электронно-лучевая и вакуумная пайка. Сварка плавлением также может быть выполнена с использованием подходящих присадочных сплавов и тщательно контролируемых процессов.

Вопрос: Какие существуют альтернативы IN738LC?

О: Альтернативой могут служить IN718, IN713C и современные никелевые сплавы, такие как Renes N5, CMSX. Каждый из них имеет относительные плюсы и минусы по сравнению с IN738LC.

Вопрос: Нужны ли покрытия для IN738LC?

О: Возможно применение диффузионных алюминидных или наплавочных покрытий. Термические барьерные покрытия благоприятны для компонентов турбины. Покрытия повышают стойкость к окислению и коррозии.

Вопрос: Какие меры предосторожности необходимы при обработке IN738LC?

О: Для предотвращения эффекта закалки требуется высокая скорость резания с острым инструментом. Обязательно наличие обильной смазочно-охлаждающей жидкости. При механической обработке могут возникать остаточные напряжения, требующие разгрузочной термообработки.

Вопрос: Где используется IN738LC в газотурбинных двигателях?

О: Широко используется для изготовления футеровки камер сгорания, переходных каналов, сопел, лопаток и лопаток турбин 1-й и 2-й ступеней в горячих секциях.

Вопрос: В каких формах выпускается IN738LC?

О: К распространенным видам продукции относятся лист, плита, пруток, поковки, проволока. Различные формы используются для изготовления деталей горячего профиля в зависимости от требований.

узнать больше о процессах 3D-печати