تعريف وخصائص معالجة مواد السبائك عالية الحرارة

لقد تم استخدام سبائك التيتانيوم عالية الحرارة على نطاق واسع في محركات الطائرات بسبب قوتها الحرارية الممتازة وقوتها النوعية العالية. ستظل مواد السبائك عالية الحرارة المماثلة مواد رائدة لفترة طويلة في المستقبل. في ظل التغير السريع في العلوم والتكنولوجيا اليوم، فإن البحث والتطوير المستقبلي لمواد السبائك عالية الحرارة لهما أهمية عملية واستراتيجية كبيرة. تتطلب المركبات الجوية المستقبلية وأنظمة الدفع الخاصة بها تطوير مواد سبائك عالية الحرارة ذات قوة أعلى، ودرجة حرارة تشغيل ومرونة أعلى، وكثافة أقل وسعر أقل من سبائك Ti64 و T16242 الحالية. لذلك، تعتبر مواد السبائك عالية الحرارة الاتجاه الرئيسي لتطوير مواد الطيران.

تعريف سبائك درجات الحرارة العالية

تشير سبائك درجات الحرارة العالية إلى المواد المعدنية المستندة إلى الحديد والنيكل والكوبالت التي يمكن أن تتكيف مع الاستخدام قصير أو طويل الأمد في بيئات مختلفة تحت درجات حرارة عالية تتجاوز 600 درجة مئوية وبعض الضغوط. كما أن لديها قوة عالية عند درجات الحرارة العالية، ومرونة، ومقاومة جيدة للأكسدة والتآكل الحراري، وأداء جيد في التعب الحراري، وقوة كسر وخصائص شاملة أخرى. تحتوي سبائك درجات الحرارة العالية على هيكل أوستنيتي أحادي ولديها استقرار هيكلي جيد وموثوقية خدمة عند درجات حرارة مختلفة. بناءً على الخصائص الأداء المذكورة أعلاه ودرجة السبائك العالية لسبائك درجات الحرارة العالية، تُسمى سبائك فائقة في بريطانيا والولايات المتحدة.

خصائص معالجة سبائك درجات الحرارة العالية

بالنسبة للسبائك عالية الحرارة مثل سبائك النيكل وسبائك التيتانيوم وسبائك الكوبالت، فإن مقاومة الحرارة العالية تزيد مباشرة من صعوبة المعالجة. تحت تأثير القوة الكبيرة للقطع ودرجة الحرارة العالية الناتجة أثناء التشغيل، ستتفتت الأداة أو تتشوه، مما يؤدي إلى كسر الأداة. بالإضافة إلى ذلك، فإن معظم هذه السبائك تتطور بسرعة إلى تصلب العمل. السطح المتصلب الناتج أثناء معالجة قطعة العمل سيتسبب في تشققات في حافة القطع للأداة في عمق القطع ويسبب إجهادًا غير مرغوب فيه في قطعة العمل، مما يدمر الدقة الهندسية للأجزاء المعالجة. تواجه معالجة سبائك التيتانيوم أيضًا هذه المشاكل. على الرغم من أن القوة المطلوبة لقطع سبائك التيتانيوم أعلى قليلاً فقط من تلك الخاصة بالفولاذ، إلا أن الخصائص الخاصة لسبائك التيتانيوم تجعل من الصعب جدًا معالجتها مقارنة بالفولاذ بنفس الصلابة.

النقاط الرئيسية هي كما يلي:

1) سبائك التيتانيوم، مثل غيرها من سبائك درجات الحرارة العالية، عرضة أيضًا للتصلب أثناء العمل؛

2) الموصلية الحرارية لسبائك التيتانيوم منخفضة جدًا، مما يجعل تقريبًا كل الحرارة الناتجة أثناء المعالجة تتركز على حافة القطع؛

3) معامل المرونة لسبائك التيتانيوم صغير جدًا، خاصة تحت قوى القطع الثقيلة، مما يجعل قطعة العمل عرضة لانحراف الأداة والاهتزاز؛

4) الأمر الأكثر خطورة هو أن الخصائص الكيميائية لسبائك التيتانيوم أكثر نشاطًا من غيرها من سبائك درجات الحرارة العالية، مما يجعل قطعة العمل من سبيكة التيتانيوم تتفاعل كيميائيًا بسهولة مع الأداة أثناء المعالجة، مما يؤدي إلى تكوين تجاويف انكماش في قطعة العمل.

بسبب الأسباب المذكورة أعلاه، تتطلب معالجة سبائك مقاومة درجات الحرارة تقنيات معالجة خاصة.