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En plus des revêtements métalliques, la résistance aux hautes températures des tubes en alliage de nickel peut être améliorée en optimisant la composition de l'alliage, en effectuant des traitements de modification de surface, en améliorant le processus de fabrication et en adoptant des mesures d'isolation thermique appropriées, comme décrit ci-dessous :
Optimiser la composition de l'alliage
Ajout d'éléments à point de fusion élevé :L'ajout de tungstène (W), de molybdène (Mo), de rhénium (Re) et d'autres éléments à point de fusion élevé peut améliorer le point de fusion et la résistance à haute température de l'alliage de nickel. Ces éléments forment une solution solide dans l'alliage, augmentant la force de liaison interatomique et améliorant la capacité de l'alliage à résister à la déformation à haute température. Par exemple, dans certains moteurs d'avions utilisant des alliages à base de nickel, la teneur en tungstène et en molybdène est plus élevée, de sorte que l'alliage à haute température de plus de 1000 ℃ conserve toujours de bonnes propriétés mécaniques.
Ajouter des éléments de terres rares :Les éléments de terres rares tels que le cérium (Ce), le lanthane (La), etc., ajoutés à l'alliage de nickel, peuvent améliorer la résistance à l'oxydation de l'alliage. Les éléments de terres rares peuvent affiner le grain, améliorer la densité et l'adhérence du film d'oxyde, ralentir le taux d'oxydation, améliorant ainsi la résistance à haute température de l'alliage.
Traitement de modification de surface
Traitement de surface au laser :L'utilisation de faisceaux laser sur la surface des tubes en alliage de nickel peut permettre à la surface de former une organisation à grains fins, d'améliorer la dureté et la résistance de la surface. En même temps, le traitement au laser peut également introduire une contrainte de compression sur la surface pour améliorer la résistance à la fatigue, ce qui contribue à améliorer les performances globales du tube à haute température.
Injection d'ions :Des ions spécifiques sont injectés dans la surface des tubes en alliage de nickel, ce qui peut modifier la composition chimique et la structure organisationnelle de la surface et former une couche modifiée avec des propriétés spéciales. Par exemple, l'injection de carbone, d'azote et d'autres éléments peut améliorer la dureté et la résistance à l'usure de la surface, réduisant ainsi la défaillance du matériau due à l'abrasion dans les environnements à haute température, améliorant ainsi la résistance à haute température.
Amélioration du processus de fabrication
Procédé de métallurgie des poudres :L'utilisation de méthodes de métallurgie des poudres pour préparer des tubes en alliage de nickel peut obtenir une structure organisationnelle plus uniforme et des densités plus élevées. Les performances à haute température de l'alliage peuvent être améliorées en contrôlant avec précision la taille des particules, la composition et le processus de frittage de la poudre. Les alliages de nickel en métallurgie des poudres ont une meilleure résistance et résistance au fluage à des températures élevées par rapport aux procédés de coulée ou de forgeage conventionnels.
Procédé de pressage isostatique à chaud :Un procédé de pressage isostatique à chaud est appliqué aux tubes en alliage de nickel pendant le processus de fabrication. Ce procédé peut éliminer les pores et les défauts à l'intérieur du matériau et améliorer la densité et l'homogénéité du matériau, améliorant ainsi les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion de l'alliage à haute température.
Adoption de mesures d'isolation thermique
Installation de matériaux isolants thermiques :Envelopper des matériaux isolants thermiques, tels que la fibre céramique, la laine de roche, etc., autour de l'extérieur des tubes en alliage de nickel. Ces matériaux isolants thermiques ont une faible conductivité thermique et une bonne résistance aux hautes températures, ce qui peut réduire l'échange de chaleur entre les tubes et l'environnement extérieur à haute température et abaisser la température de surface des tubes, atténuant ainsi l'impact des hautes températures sur le matériau du tube et améliorant sa résistance aux hautes températures.
Conception d'une structure de refroidissement par air :Concevoir des canaux de refroidissement par air autour du tube, de sorte que l'air froid circule dans le canal et emporte la chaleur de la surface du tube. Cette méthode peut réduire efficacement la température de fonctionnement du tube et améliorer sa fiabilité et sa durée de vie dans un environnement à haute température. Par exemple, dans le système de tuyauterie en alliage de nickel de certains fours industriels, l'utilisation d'une structure refroidie par air peut réduire la température de surface du tube de 100 à 200 ℃.