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Descubriendo el valor de reciclaje de los desechos de superaleaciones de níquel
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Superaleaciones a base de níquel son los 'reyes del rendimiento' en el campo aeroespacial, manteniendo una alta resistencia y resistencia a la oxidación en ambientes extremos, con una temperatura máxima de funcionamiento de hasta 1320°C. Este artículo descubrirá los secretos de las aleaciones de níquel y su valor de reciclaje.
¿Qué son las superaleaciones a base de níquel?
Las superaleaciones a base de níquel son aleaciones de alta temperatura con níquel como metal base (contenido >50%). Poseen alta resistencia y excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión por gases en el rango de temperatura de 650 a 1000 °C, con un rango de temperatura de funcionamiento de -253 a 1320 °C. Se dividen principalmente en tipos reforzados con solución sólida y endurecidos por envejecimiento. Los procesos de fusión incluyen sistemas de proceso de fusión simple (VIM), doble fusión (VIM+ESR/VAR) y triple fusión (VIM+ESR+VAR), siendo los procesos de fusión doble o triple los más utilizados.
La composición de elementos metálicos de las superaleaciones a base de níquel es muy sofisticada y se divide principalmente en dos categorías: elementos base y elementos de refuerzo. Trabajan juntos para darle al material un excelente rendimiento a altas temperaturas:
1. Elementos básicos básicos
Níquel (Ni): El contenido supera el 50%, proporcionando una estructura austenítica estable y actuando como el "esqueleto" de la aleación.
Cromo (Cr): Aproximadamente 17%-21%, formando una densa película protectora de óxido de cromo, que es clave para la resistencia a la oxidación y la corrosión.
2. Elementos clave de fortalecimiento
Niobio (Nb): 4,75%-5,5%, logrando una resistencia ultraalta mediante la formación de la fase V+.
Molibdeno (Mo): 2,8%-3,3%, mejorando la resistencia de la matriz y la resistencia a la fluencia.
Platino (Pt): 0,1%-15%.
Titanio (Ti) y Aluminio (Al): juntos forman la fase V+, proporcionando fortalecimiento sinérgico.
¿En qué industrias se utilizan álabes de turbinas de superaleación a base de níquel?
Las superaleaciones a base de níquel son las aleaciones de alta temperatura más utilizadas y de mayor resistencia, utilizadas principalmente en la fabricación de palas de motor de avión y componentes de alta temperatura en motores de cohetes, reactores nucleares y equipos de conversión de energía. Su mecanismo de fortalecimiento central proviene del fortalecimiento por precipitación de la fase V+ (Ni3Al/Ni3Ti), y la adición de Cr mejora aún más la resistencia a la oxidación.
Motores de aeronaves: Los componentes clave, como las palas de las turbinas, las cámaras de combustión y los quemadores, requieren resistencia a las altas temperaturas, a la oxidación y a la corrosión.
Motores de cohetes: componentes estructurales de alta temperatura de aviones de misiles.
Turbinas de gas: componentes de alta temperatura como discos de turbina, paletas guía y palas.
¿Por qué hay chatarra de álabes de turbinas de superaleación a base de níquel?
La generación de chatarra de palas de turbina de superaleación a base de níquel se debe principalmente a su duro entorno de servicio y a su complejo proceso de fabricación. Los principales factores incluyen:
Los sulfuros producidos por la combustión del motor reaccionan con el NaCl en la atmósfera marina, formando una película de sal fundida de Na₂SO₄, que destruye la película de óxido en la superficie de la pala y provoca corrosión en caliente.
El rendimiento de fluencia de la aleación disminuye a altas temperaturas, lo que provoca grietas o deformaciones después de un servicio prolongado y, en última instancia, provoca el desguace.
Las palas de las turbinas deben soportar temperaturas superiores a 1300 ℃, impactos de flujos de aire a alta velocidad y tensiones complejas, lo que provoca fatiga y fallas en el material.
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