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Zusätzlich zu Metallbeschichtungen kann die Hochtemperaturbeständigkeit von Nickellegierungsrohren durch Optimierung der Legierungszusammensetzung, Durchführung von Oberflächenmodifikationsbehandlungen, Verbesserung des Herstellungsprozesses und Anwendung geeigneter Wärmeisolationsmaßnahmen verbessert werden, wie im Folgenden beschrieben:
Optimierung der Legierungszusammensetzung
Hinzufügen von Elementen mit hohem Schmelzpunkt:Das Hinzufügen von Wolfram (W), Molybdän (Mo), Rhenium (Re) und anderen Elementen mit hohem Schmelzpunkt kann den Schmelzpunkt und die Hochtemperaturfestigkeit der Nickellegierung verbessern. Diese Elemente bilden eine feste Lösung in der Legierung, wodurch die zwischenatomare Bindungskraft erhöht und die Fähigkeit der Legierung, sich bei hohen Temperaturen zu verformen, verbessert wird. Beispielsweise ist in einigen Flugzeugtriebwerken mit Nickelbasislegierungen der Wolfram- und Molybdängehalt höher, so dass die Legierung bei Temperaturen von über 1000 °C noch gute mechanische Eigenschaften beibehält.
Hinzufügen von Seltenerdelementen:Seltenerdelemente wie Cer (Ce), Lanthan (La) usw., die der Nickellegierung zugesetzt werden, können die Oxidationsbeständigkeit der Legierung verbessern. Seltenerdelemente können das Korn verfeinern, die Dichte und Haftung des Oxidfilms verbessern, die Oxidationsrate verlangsamen und somit die Hochtemperaturbeständigkeit der Legierung verbessern.
Oberflächenmodifikationsbehandlung
Laser-Oberflächenbehandlung:Der Einsatz von Laserstrahlen auf der Oberfläche von Nickellegierungsrohren kann dazu führen, dass die Oberfläche eine feinkörnige Struktur bildet, die Oberflächenhärte und -festigkeit verbessert. Gleichzeitig kann die Laserbehandlung auch Druckspannungen auf der Oberfläche erzeugen, um die Ermüdungsbeständigkeit zu verbessern, was dazu beiträgt, die Gesamtleistung des Rohrs bei hohen Temperaturen zu verbessern.
Ionenimplantation:Spezifische Ionen werden in die Oberfläche von Nickellegierungsrohren injiziert, wodurch sich die chemische Zusammensetzung und die Organisationsstruktur der Oberfläche verändern und eine modifizierte Schicht mit besonderen Eigenschaften gebildet wird. Beispielsweise kann die Injektion von Kohlenstoff, Stickstoff und anderen Elementen die Härte und Verschleißfestigkeit der Oberfläche verbessern, wodurch Materialversagen durch Abrieb in Hochtemperaturumgebungen reduziert und somit die Hochtemperaturbeständigkeit verbessert wird.
Verbesserung des Herstellungsprozesses
Pulvermetallurgisches Verfahren:Der Einsatz von pulvermetallurgischen Verfahren zur Herstellung von Nickellegierungsrohren kann eine gleichmäßigere Organisationsstruktur und höhere Dichten erzielen. Die Hochtemperaturleistung der Legierung kann durch präzise Steuerung der Partikelgröße, der Zusammensetzung und des Sinterprozesses des Pulvers verbessert werden. Pulvermetallurgische Nickellegierungen weisen im Vergleich zu herkömmlichen Gieß- oder Schmiedeverfahren eine bessere Festigkeit und Kriechbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen auf.
Heißisostatisches Pressverfahren:Ein heißisostatisches Pressverfahren wird während des Herstellungsprozesses auf Nickellegierungsrohre angewendet. Dieses Verfahren kann die Poren und Defekte innerhalb des Materials beseitigen und die Dichte und Homogenität des Materials verbessern, wodurch die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der Legierung bei hohen Temperaturen verbessert werden.
Anwendung von Wärmeisolationsmaßnahmen
Installation von Wärmeisolationsmaterialien:Wickeln Sie Wärmeisolationsmaterialien wie Keramikfaser, Steinwolle usw. um die Außenseite von Nickellegierungsrohren. Diese Wärmeisolationsmaterialien haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine gute Hochtemperaturbeständigkeit, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den Rohren und der äußeren Hochtemperaturumgebung reduziert und die Oberflächentemperatur der Rohre gesenkt werden kann, wodurch die Auswirkungen hoher Temperaturen auf das Rohrmaterial verringert und seine Hochtemperaturbeständigkeit verbessert wird.
Konstruktion einer Luftkühlstruktur:Konstruieren Sie Luftkühlkanäle um das Rohr, so dass die kalte Luft in dem Kanal strömt und die Wärme von der Oberfläche des Rohrs abführt. Diese Methode kann die Arbeitstemperatur des Rohrs effektiv senken und seine Zuverlässigkeit und Lebensdauer in Hochtemperaturumgebungen verbessern. Beispielsweise kann der Einsatz einer luftgekühlten Struktur in dem Nickellegierungs-Rohrleitungssystem einiger Industrieöfen die Oberflächentemperatur des Rohrs um 100 - 200 °C senken.