Ну, если суперсплавы так важны для технологии, они должны обладать некоторыми уникальными свойствами! Что это такое?
К сожалению, определение суперсплава здесь немного провалилось. Для простоты каждый раз, когда я говорю « суперсплав » в этой статье, вы можете предположить, что я имею в виду « суперсплав на основе никеля».
Суперсплавы на основе никеля имеют удивительную микроструктуру, которая обеспечивает превосходные свойства при высоких температурах, но существуют и другие системы сплавов, называемые "суперсплавами" просто потому, что они обладают хорошими свойствами при высоких температурах (без особой микроструктуры).
Прежде чем я объясню эту микроструктуру, я хочу показать вам график предела текучести и температуры.
Предел текучести является самым основным измерением прочности, используемым инженерами (если вы хотите получить более подробное объяснение, ознакомьтесь с этой статьей).
Как вы можете догадаться, с повышением температуры интенсивность должна уменьшаться. Тепловая энергия означает, что атомы вибрируют быстрее, поэтому они с большей вероятностью скользят друг от друга. Почти во всех материалах повышение температуры снижает прочность.
Исключением являются суперсплавы на основе никеля, как вы можете видеть на графике. По мере повышения температуры возникает « горб», интенсивность которого увеличивается. Это называется аномальным пределом текучести, потому что прочность ненормальная.
Ненормальный предел текучести означает, что при высокой доле его температуры плавления суперсплавы на основе никеля обладают гораздо более высокой прочностью, чем большинство материалов. Вот почему они так хороши при высоких температурах.
Суперсплавы на основе никеля имеют аномальный предел текучести из-за их уникальной/'микроструктуры (очевидной, простой число).
Причины этого явления в микроструктуре очень сложны, и их трудно понять без опыта материаловедения. Я представлю вам полное объяснение в другой статье. Я расстроен, я никогда не изучал это в колледже, так что, если вы хотите, чтобы я использовал слова, которые вы не знаете сейчас, аномальный предел текучести вызван частичными дислокациями перекрестных замков скольжения.
Но достаточно-что такое гамма и гаммазин?
Гамма-третья буква греческого алфавита. По какой-то причине это исторически относится к алфавиту фазы FCC. Также используется для обозначения аустенита в стали (потому что аустенит является FCC).
FCC означает « гранецентрированный куб», который является одной из наиболее распространенных и стабильных кристаллических структур. Чтобы понять, как выглядит кристалл FCC, представьте куб с атомом в каждом углу и каждой грани куба. Так и есть в FCC!
интерметаллическое соединение со структурой L12. Это упорядоченная договоренность FCC.
На поверхности есть атомы Ni, а на углу есть другой атом. Обычно другим атомом является Al.
Давайте посмотрим на смесь 75% Ni и 25% Al, чтобы проиллюстрировать разницу между и'.
Является альтернативным раствором для каталитического крекинга. Как вы видели ранее, чистый Ni будет обычным FCC. Al может быть растворен в Ni. Предположим, что 25% алюминий может быть растворен в никеле, и вы получите что-то вроде изображения слева. Четверть атома Ni будет случайным образом заменена Al (если вы не уверены, как я вычисляю атомы, чтобы определить, что четверть из них является Al, я предлагаю вам прочитать эту статью).
В 'структура упорядочена. Атом Al всегда сидит в углу, а Ni сидит на лице. Также может быть замена-нет никакой регулярности, которая мешает Ni идти в угол, но изображение справа показывает предпочтительное состояние. Если атомы расположены таким образом, фаза равна L12. Если нет предпочтений, фаза-это просто FCC.
Трудно объяснить слишком много вещей о « без объяснения дислокаций», но я сделаю все возможное. Сочетание с « велико, потому что оно жесткое и сочетает в себе твердое » вместе. Благодаря соотношению осажденная фаза/матрица сплав выигрывает от прочности и ударной вязкости.
Это упрочнение называется упрочнением осадков и распространено в большинстве современных сплавов.
Кроме того, « это особенное, потому что это актуально.
Результаты показывают, что расстояние между атомами в Ni и Ni3Al не очень велико. Ni3Al может быть на 1% меньше его решетки. В результате интерфейс между « и » связан. Это не относится к некогерентным осадкам (более распространенно).
Если вы представите, что один ряд атомов должен скользить по другому ряду, интерфейс связи между и « позволяет сделать это возможным. Это то, что делает осадки более жесткими, чем большинство других типов осадков. Из-за деформации решетки атомам нелегко скользить друг от друга, но это возможно.
Для некогерентных осадков разница между матрицей и осадками мутирует. Нет способа толкнуть ряд атомов в матрице, потому что они не связаны с осадком. Если достаточно силы, чтобы протолкнуть ряд атомов, материал может треснуть.
В дополнение к упрочнению осаждения суперсплавы также выигрывают от упрочнения твердого раствора. Это упрочнение присутствует во всех сплавах, но особенно примечательно в суперсплавах, так как эти сплавы настолько развиты, что коммерческий суперсплав может содержать более десятка элементов.
