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.