مقدمة: ولد من أجل الحرارة ، بنيت للمستقبل

تخيل قلب المفاعل النووي الملح المنصهر من الجيل التالي. في الداخل ، يندفع مزيج سائل من أملاح الليثيوم والبريليوم في مرفقات الصلب في درجات حرارة تقترب من 700 درجة مئوية. بالقرب من قضبان هيكلية دعم الدعم الإطارات ، ومقاومة التآكل ، والبقاء مستقرة الأبعاد على الرغم من سنوات الدراجات الحرارية. هذه القضبان ليست سيراميكا غريبة أو مركبات تجريبية - إنها سبيكة 625، قبل عقود ، ولكن الآن أكثر صلة من أي وقت مضى.

سواء أكان تمسك الشكل داخل المحركات النفاثة أو أجهزة التنظيف الحرارية أو محطات الطاقة الشمسية المركزة ، فقد أصبحت قضبان سبيكة 625 الخيار الافتراضي حيث تعاقب الحرارة والكيمياء كل المعدن الآخر. هذه هي قصة سبيكة تسد الماضي والمستقبل ، والكيميائية والحرارية التطرف والصناعة والابتكار.

لماذا تحطم الحرارة الشديدة والكيمياء المعادن

القليل من الشروط يختبر المعادن أكثر وحشية من المتزامنة ارتفاع الحرارة والتعرض الكيميائي العدواني. السبائك التقليدية - الفولاذ غير المتساقط ، فولاذ الكربون ، حتى التيتانيوم - ناجمة عن:

• زحف: تشوه دائم في ظل درجات حرارة مرتفعة مستدامة.

• أكسدة: أشكال انتشار الأكسجين ، إضعاف السلامة الهيكلية.

• هجوم بين الحبيبات: استنفاد الكروم في حدود الحبوب يسبب التكسير.

• تكسير التآكل الإجهاد: يجمع التوتر والمواد الكيميائية لتسبب الفشل الهش.

في بيئات الغاز الثقيلة بالملح أو الغنية بالحمض أو المؤكسدة ، تتداخل أوضاع الفشل هذه. لا يكفي مقاومة واحدة - يجب أن تقاومهم جميعًا.

قابل السبائك 625: بطل جميع الشروط

تم تطويره في الأصل بواسطة inco في الستينيات ، سبيكة 625 (uns n06625) هونيكل كروموم ميليبدينوم نيوبيوم سبيكة مصمم لأقسى خدمة يمكن تخيلها.

تعبير:

• النيكل (ni): ~ 58 ٪

• الكروم (cr): ~ 21 ٪

• الموليبدينوم (mo): ~ 9 ٪

• niobium + tantalum (nb + ta): ~ 3.5 ٪

• الحديد ، الكوبالت ، وغيرها من العناصر الصغيرة حول التوازن.

لماذا يعمل:

• حل الصلبة تعزيز من mo و cr يوفر مقاومة للتآكل الأساسي.

• هطول الأمطار القائم على nb (ni₃nb intermetallics) يسلم مقاومة الزحف دون احتضان.

• مقاومة ممتازة إلى الأملاح الساخنة ، والأكسدة والحد من الأحماض ، والبيئات البحرية.

إنها سبيكة نادرة على حد سواء الدكتايل وصعبة، ولكن مستقرة بما يكفي لعقد الشكل والقوة فوق 980 درجة مئوية.

دراسة الحالة - تدعم أنابيب مفاعل الملح المنصهر

في المختبر الوطني الأمريكي التجريبي مفاعل الملح المنصهر (msr) البرنامج ، الباحثون المستخدمونسبيكة 625 قضبان في ما يلي:

• أنظمة شماعات الأنابيب الأفقية

• أعضاء مفاعل العمودي

• براغي اقتران رمح المحرض

ظروف التشغيل:

• درجة حرارة الملح: 650-750 درجة مئوية

• الغلاف الجوي للغاز: نيتروجين + آثار للرطوبة

• الإجهاد الميكانيكي: ركوب الدراجات الحرارية العالية ، ما يصل إلى 150 دورة في السنة

• المدة: 12000 ساعة

نتائج:

• أظهرت قضبان <0.05 ٪ تشويه الأبعاد

• لا يوجد هجوم حدود الحدود أو حدود الحبوب

• أداء تعب ممتاز في مفاصل اللحام

تفوقت alloy 625 على مقاوم المقاوم المقاوم المقاوم المقاوم المقاوم المقاوم المقاوم المقاوم المقاوم المقاوم للصدأ و uncoloy في نفس الإعداد ، والتي طورت تحجيم الأكسيد وتزييفها بعد 3000 ساعة فقط.

ما وراء المفاعلات - فطائر الفضاء والغاز

لا تستخدم قضبان سبيكة 625 فقط في أنظمة الطاقة-إنها بالفعل مثبتة على الطيران في الطيران والصناعة:

• طائرة محرك بعد حرق استخدم 625 قضبان لتركيب الدروع الحرارية وقضبان الرش.

• أجهزة تنظيف تلوث الهواء (في المصافي والنباتات الكيميائية) تعتمد على 625 لأقواس داخلية قضيب تقاوم البخار المليء بالحمض.

• مبادلات حرارية غاز المداخن استخدم 625 أنابيب وقضبان لدعم حزم في الأجواء الحاملة للكبريت.

بيانات الزحف والتعب:

عند 800 درجة مئوية:

• قوة تمزق الزحف: ~ 58 ميجا باسكال (تصنيف 20،000 ساعة)

• التعب عالي الدورة:> 10⁶ دورات في 400 ميجا باسكال التوتر المتناوب

هذا يضع سبيكة 625 في شركة النخبة إلى جانب inconel 617 و haynes 230 ، ولكن مع سهولة اللحام والمقاومة الكيميائية الأوسع.

التصنيع وقابلية العمل

أحد الأسباب التي تحظى بسبائك 625 rod بشعبية كبيرة جدًا التنوع أثناء التصنيع:

• قابلية اللحام: لا حاجة للمعالجة الحرارية بعد الليباد. ernicrmo-3 filler يعمل بشكل مثالي.

• قابلية التشكيل: تشكل بسهولة في الحانات والأنابيب والملامح المخصصة ؛ يقاوم التكسير أثناء العمل البارد.

• قابلية الآلات: صعبة ولكن متسقة. استخدم أدوات كربيد ، وسرعات معتدلة ، ومبرد لإدارة صيد العمل.

إنه يمكن التنبؤ بسلوك التوسع الحراري، وهو أمر بالغ الأهمية للتجمعات المزعجة والمركبة المعرضة لركوب الدراجات من أوليت إلى 900 درجة مئوية.

مقارنة مع inconel 718 و hastelloy x

بينما يوفر 718 قوة ميكانيكية أكثر في درجات حرارة أقل ، فإنه يعاني من ظروف الغاز المؤكسدة أو المؤكسدة. hastelloy x أفضل في درجات حرارة عالية (> 1000 درجة مئوية) ، ولكنها تفتقر إلى مقاومة سبيكة 625 للأحماض والكلوريد.

التوقعات المستقبلية: تشغيل الحدود الجديدة

سبيكة 625 قضبان حيوية بشكل متزايد في:

• الطاقة الشمسية المركزة (csp): قضبان أنبوب الامتصاص وتجهيزات الملح المنصهرة

• توربينات احتراق الهيدروجين: هياكل توصيل الوقود ، قضبان ختم العادم

• أنظمة إعادة الدخول في الطيران: قضبان مرفقات درع الحرارة ومعالجة المؤكسد

• الطاقة الحرارية الأرضية والمعادن: هياكل دعم أنابيب عالية الضغط ، عالية الدقة

في كل هذه ، لا تُحدد درجة الحرارة فقط - ولكن درجة الحرارة + التآكل + الوقت - التي تحدد نجاح المواد. وسبائك 625 يحافظ على اجتياز الاختبار.

الخلاصة: درع حراري لعالم متغير

في عصر ارتفاع درجات الحرارة - حرفيًا ومجازيًا -سبيكة 625 قضبان هي من بين المواد القليلة الجاهزة لمواجهة التحدي وجها لوجه.

يزدهرون حيث يليح الآخرون. إنهم يتحملون حيث يتآكل الآخرون. وهم لحام ، آلة ، وشكل بثقة حيث تتردد سبائك أخرى عالية الأداء.

سواء كان الوقود النفاث أو مفاعلات الملح أو الأبراج الشمسية - كل 625 هو أكثر من قضيب. إنه وعد: في أصعب الأماكن على الأرض (وفوقه) ، الأداء لن ينحني.