Apakah superaloi yang biasa digunakan?
Apakah aloi suhu tinggi?
Aloi super ialah sekumpulan logam yang mempunyai ketahanan yang lebih baik terhadap rayapan, pengoksidaan dan kakisan daripada aloi tradisional, sambil mengekalkan sifat mekanikal yang sangat baik walaupun pada suhu tinggi. Dari satu segi, mereka bertindak sebagai aloi berprestasi tinggi.
Aloi super, yang biasa digunakan dalam komponen enjin turbin gas dalam industri aeroangkasa, adalah berasaskan nikel, kobalt atau besi dan menawarkan sifat yang jauh lebih unggul daripada aloi keluli atau aluminium tradisional.
Walaupun kebanyakan aloi berasaskan besi konvensional mula kehilangan kekuatan bahan yang ketara pada 400 darjah Celsius (aloi aluminium lebih rendah), banyak aloi super sebenarnya menunjukkan peningkatan kekuatan antara 750 dan 900 darjah Celsius.
Mengapa mereka penting?
Pada asas per paun, aloi super lebih mahal daripada keluli, aluminium atau keluli tahan karat; ia juga lebih kompleks untuk mesin dan acuan ke dalam bentuk yang dikehendaki. Jadi mengapa ia digunakan secara meluas dalam aplikasi tertentu?
Rintangan rayapan
Rayapan ialah mod kegagalan bahan di mana komponen berubah bentuk pada tahap tegasan jauh di bawah kekuatan tegangan muktamadnya.
Apabila ia mula-mula ditemui, banyak yang diketahui tentang kekuatan tegangan muktamad, tekanan/ketegangan, dan keletihan, tetapi fenomena baharu ini nampaknya menentang metalurgi tradisional.
Selepas ujian dan analisis yang meluas, didapati bahawa tekanan jangka panjang (walaupun agak ringan) pada bahagian tersebut boleh menyebabkan apa yang dikenali sebagai "aliran sejuk," di mana bahagian tersebut berubah bentuk secara plastis di bawah separuh UTSnya. Untuk maklumat lanjut tentang creep, lihat artikel kami.
Selanjutnya didapati haba daripada mana-mana sumber mempercepatkan rayapan. Ini adalah masalah yang berpotensi bencana untuk komponen dalam enjin jet.
Aloi super membolehkan bahagian seperti bilah turbin beroperasi di bawah daya sentripetal yang melampau dan haba sambil mengekalkan kekuatannya dan, yang paling penting, bentuknya.
Ujian jangka panjang bahan tidak tahan rayapan sebelum penggunaan superaloi menghasilkan hasil yang menarik, dengan bilah turbin memanjang semasa ia berputar, menyebabkan gangguan pada selongsong enjin.
Rintangan suhu tinggi
Dalam aplikasi seperti enjin aeroangkasa dan turbin gas, rintangan suhu tinggi adalah satu kemestian.
Aloi super bukan sahaja berfungsi dengan baik pada suhu tinggi, dalam beberapa kes UTS bahan meningkat, membolehkan tegasan operasi yang lebih tinggi atau jisim yang lebih kecil. Kedua-dua titik ini memberi manfaat kepada industri penerbangan.
Oleh kerana aloi super mempunyai rintangan haba yang lebih baik daripada aloi konvensional, banyak penambahbaikan telah dibuat dalam reka bentuk enjin turbin jet.
Turbin jet boleh menghasilkan tujahan yang tinggi kerana ia memampatkan udara masuk dan bahan api; semakin tinggi pemampatan, semakin banyak kuasa yang dihasilkan oleh enjin. Apabila tekanan dan kadar pembakaran meningkat, begitu juga jumlah haba yang dihasilkan.
Syukurlah, rintangan haba dan rayapan superaloi membolehkan tekanan pembakaran yang lebih tinggi, menghasilkan kecekapan yang jauh lebih tinggi. Berapa banyak? Di AS sahaja, dengan lebih 760 bilion batu udara penumpang dilalui pada 2019, kecekapan kecil boleh menyamai penjimatan bahan api yang ketara.
