توربین ها

یکی از کاربردهای استراتژیک سوپرآلیاژها در ساخت توربین­های جت مورد استفاده در هواپیماهای نظامی و مسافربری و باربری است. صنایع هوایی مهمترین بازار مصرف سوپرآلیاژها را به خود اختصاص داده است. بیش از 80 درصد وزن موتور جت از سوپرآلیاژها تشکیل می­شود. با توجه به دمای کاری بسیار بالای موتورهای هوایی و به ویژه موتورهای نظامی، معمولاً باکیفیت­ترین سوپرآلیاژها برای ساخت اینگونه قطعات بکار می­روند. شکل زیر یکی از معروفترین موتورهای هوایی شرکت رولز رویس را نشان می­دهد که در هواپیمای بوئینگ 777 استفاده شده است. تمامی قسمت­های این موتور از قطعاتی از جنس تیتانیوم و سوپرآلیاژها ساخته شده است.همچنین توسعه سوپرآلیاژها کاملاً وابسته به توسعه توربین­های گازی بوده است. شکل زیر شمایی از یک موتور توربو جت را نشان می­دهد. همانطور که ملاحظه می­شود این موتور را می­توان به دو بخش

اصلی منطقه سرد (Cold section) و منطقه گرم (Hot section) تقسیم نمود. در منطقه سرد بیشتر از آلیاژهای تیتانیوم استفاده می­شود و معمولاً دمای اجزای این منطقه از 400 درجه سانتی گراد تجاوز نمی­کند. از سوی دیگر در منطقه گرم تمامی قطعات از جنس سوپرآلیاژها هستند و دمای کاری این ناحیه بعضاً تا حدود 1200 درجه سانتی گراد نیز می­رسد.

به­طور کلی اجزای مختلف توربین­ها به دو دسته تقسیم می­شوند:

قسمت­های ثابت: شامل محفظه احتراق، نازل­ها، پوشش­ها

قسمت­های چرخنده: شامل دیسک­ها، شفت­ها، پره­های متحرک، جداکننده­ها

محفظه احتراق بیشترین دما را در موتور تحمل می­کند و مقاومت خزشی و اکسیداسیون بالایی را نیازمند است. اما ملاحظه دیگری که در انتخاب آلیاژ این قسمت وجود دارد، پیچیدگی طراحی و شکل این محفظه بوده که نیازمند تعداد عملیات شکل­دهی و اتصال­دهی زیادی است. سوپرآلیاژهای Nimonic 75، Hastelloy X، Inconel 600 و Haynes 188 به­دلیل شکل­پذیری و جوش­پذیری مناسب، گزینه­های خوبی برای این قبیل کاربردها هستند.

پیش­بینی ها حاکی از افزایش و توسعه سوپرآلیاژها در صنعت هوا فضا تا سال 2023 است. بنابراین توجه به تولید و توسعه واحدی مستقل در این زمینه بیش از پیش هویدا می­شود.