インコネル 718 の欠点は何ですか?
インコネル 718 は、ガス タービン エンジン用に 1950 年代後半にインコネル社のアイゼルシュタインによって元々開発された高性能ニッケル鉄クロムベースの超合金です。 先進的なガスタービンエンジンの要件を満たすのに大きく貢献します。 他のグレードの超合金よりも優れた溶接性と優れた機械的特性により、航空宇宙分野で広く使用されています。 インコネル 718 合金の高い熱強度は、主にプライム相 [Ni3Ti、Ni3Al)] およびダブルプライム相 [Ni3Nb] の析出によって実現されます。 ゼネラル・エレクトリックは、航空宇宙エンジン部品の製造に使用されるボーイング787のCF6エンジンに34パーセントのインコネル718合金を使用している。 ロケットやガスタービンの高温部分、例えばコンプレッサーやディスクの高圧領域のブレード、ディスク、ケーシングなどに使用されているほか、高温強度、優れたクリープ特性、応力破断特性を備えたタービン部品の一部のブレードにも使用されています。 。 、優れた高温耐食性と耐酸化性が主な要件です。 これには 2 つの強化方法が含まれます。固溶強化 (Ni マトリックス内の Ni を Fe、Cr、Mo、Nb 原子で置き換える) と、「および」析出物の析出強化です。 650 度近くの温度で、Nb は Ni と結合して「相 (Ni3Nb)」を形成し、非常に高い温度で優れた機械的特性を提供します。
産業用ガスタービンエンジンの効率、フィールドパフォーマンスを継続的に改善し、メンテナンスを軽減するには、インコネル 718 合金の広範な用途が必要です。 これらは、最大 650 度の高温でのより大きな応力に長期間耐えることができ、高度なガスタービン エンジン技術での使用の実現可能性を示しています。 1950年以降、ジェットエンジンやロケットの時代が始まり、高推力エンジンの開発に重要な役割を果たしました。 ニッケル基超合金がなければ、航空機はより低い出力とより遅い速度で飛行することになります。 航空エンジンの推力を加速する最も効果的な方法は、動作温度を上げることです。 これは、航空宇宙エンジン部品に使用される金属の高温耐性によって制限されます。 より硬く、高温での腐食、酸化、変形に耐性がなければなりません。 ほとんどの材料は、融点の 30-40% の温度で加速クリープを経験します。 たとえば、チタン合金は 360 度を超えると急速にクリープします。 インコネル 718 超合金は優れた耐クリープ性を備えているため、融点 (Tm=1430 度) を 70% 上回る 860 度までの温度で使用できます。 過去 20 年間で、ガス タービン エンジンの推進力は 60% 増加し、燃料消費量は 20% 減少しました。 超合金の動作限界を 1300 度まで拡張し、強力なジェット エンジンに貢献します。
溶接は、航空宇宙産業における航空機エンジン部品の製造において非常に重要です。 航空宇宙市場における激しい競争により、メーカーは製造プロセスの変更を余儀なくされ、それによって大型の構造コンポーネントや機械コンポーネントを再設計することで、コストのかかる鋳造や機械加工のプロセス、その後のサプライヤーからメーカーへの輸送を回避することができます。 構造コンポーネントの設計と製造を改善するには、基礎構造を製造し、それらを適切な高度な溶接プロセスで接合します。 さらに、航空宇宙エンジン部品の溶接修理は、エンジンの寿命を延ばし、部品交換に関連するコストを削減する手段としてますます重要になっています。 ガスタングステン アーク溶接 (GTAW) プロセスは、クリーンで正確な高品質の接合部を提供するため、インコネル 718 合金の溶接に特に使用されます。 安価で、フレンドリーなワークショップ環境を備えており、現場での溶接作業により適しています。 ただし、アーク柱が広いため入熱が高く、溶接の溶け込みが低くなり、閉じ込められたシールドガスによる多孔性、歪み、溶接速度の低下など、いくつかの欠点もあります。 さらに、薄板の溶接では欠陥のない良好な接合部を形成することが困難です。 インコネル 718 合金は、溶融溶接中に多くの冶金学的問題、特に溶融ゾーン (FZ) でのニオブの偏析と粗大なネットワーク ラーベス相の発達の影響を受けやすいです。 溶接継手の機械的特性を著しく低下させます。 さらに、熱影響部 (HAZ) のニオブに富む相の液化は、マイクロクラックの問題を引き起こす可能性があります。 インコネル 718 合金の鈍い溶接金属は、炭素鋼やステンレス鋼の溶接金属のようににじみや濡れがありません。 そのため、気孔や凝固割れなどの様々な溶接欠陥が発生します。
