I. การวางตำแหน่งทางเทคโนโลยีและข้อได้เปรียบหลักของโลหะผสมพิเศษ Haynes230

Haynes230 เป็นโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่มีฐานนิกเกิล ซึ่งองค์ประกอบทางเคมีประกอบด้วยนิกเกิล (Ni ≥ 47%) โครเมียม (Cr 22-24%) โมลิบดีนัม (Mo 8-10%) และโคบอลต์ (Co 13-17%) มีคุณสมบัติต้านทานการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงอย่างยอดเยี่ยม (สามารถใช้งานต่อเนื่องที่ 1150℃) มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากความร้อนและความเสถียรทางความร้อนในระยะยาว แมททีเรียลนี้สามารถใช้แทนสแตนเลสแบบดั้งเดิมหรือโลหะผสมที่มีฐานโคบอลต์ในสถานการณ์ต่าง ๆ เช่น ห้องเผาของเครื่องยนต์เครื่องบิน ใบพัดของกังหันก๊าซ เครื่องปฏิกรณ์เคมีภัณฑ์ เป็นต้น ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ได้อย่างมีนัยสำคัญ บริษัท ชิงชวน เนว์แมททีเรียลส์ ได้ปรับปรุงสัดส่วนองค์ประกอบของโลหะผสม ทำให้ความแข็งแรงในการยืดอายุของ Haynes230 เพิ่มขึ้นเป็น 180MPa (1000h/1000℃) สูงกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมถึง 12%

2. การวางแผนเทคโนโลยีการแปรรูปและการจัดวางอุปกรณ์ของ Qingchuan New Materials

โรงงานที่ทันสมัยของบริษัทตั้งอยู่ในเขตพัฒนาเทคโนโลยีสูงเจิ้งโจว ซึ่งติดตั้งศูนย์การผลิตแบบ 5 แกนพร้อมกัน เตาหลอมเหนี่ยวนำสูญญากาศ (VIM) และเตาหลอมรีเมลต์ด้วยไฟฟ้า (ESR) สามารถควบคุมกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การหลอมวัตถุดิบไปจนถึงการแปรรูปผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สำหรับจุดยากในการแปรรูปของ Haynes230 ชิงชวนนำแผนงานเทคโนโลยีดังต่อไปนี้มาใช้:

1. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแปรรูปด้วยความร้อนโดยการควบคุมอัตราการให้ความร้อน (≤50℃/นาที) และอุณหภูมิการตีขึ้นรูปสุดท้าย (1120-1180℃) เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกของวัสดุในระหว่างการตีขึ้นรูป และควบคุมขนาดเม็ดผลึกของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปให้อยู่ในระดับ ASTM 5-6

2. การควบคุมพารามิเตอร์การแปรรูปด้วยความเย็นใช้กระบวนการรีดเย็นหลายรอบ โดยปริมาณการเปลี่ยนรูปรอบเดียว ≤15% ร่วมกับการอบอ่อนระหว่างกระบวนการ (1050℃/2 ชม.) เพื่อรับประกันความสมดุลระหว่างความแข็งของวัสดุ (HRB≤95) และค่าการยืดตัว (≥25%)

3. ความสามารถในการแปรรูปด้วยเครื่องจักรกลที่แม่นยำใช้ศูนย์กลึงแปรรูป 5 แกน เพื่อให้ได้ความคลาดเคลื่อนของพื้นผิวใบพัด ≤0.05 มม. ความขรุขระของพื้นผิว Ra ≤0.8μm ซึ่งตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของเครื่องยนต์การบินต่อความแม่นยำของทางเดินของไหล

3. กรณีศึกษาการประยุกต์ใช้ที่เป็นตัวอย่าง: การผลิตห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ก๊าซ

ในโครงการกังหันก๊าซรุ่น M701F4 ของบริษัทพลังงานแห่งหนึ่ง Qinchuan New Materials ได้รับมอบหมายให้ทำการผลิตชิ้นส่วนสำคัญของห้องเผาไหม้ โดยบรรลุผลสำเร็จในโครงการด้วยมาตรการทางเทคนิคดังต่อไปนี้:

1. การตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุ: จัดทำรายงานการทดสอบแบบแบทช์ เพื่อพิสูจน์ว่าความแข็งแรงต่อการแตกหักจากการคลานของ Haynes230 ภายใต้เงื่อนไข 650℃/10000 ชั่วโมง ≥200 MPa ซึ่งดีกว่าความต้องการของโครงการที่ 180 MPa

2. การตรวจสอบกระบวนการแปรรูป

: ใช้การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกออนไลน์ (UT) และการตรวจสอบด้วยการซึมเข้า (PT) เพื่อให้แน่ใจว่าข้อต่อเชื่อมไม่มีรอยแตก ความลึกของรอยเชื่อม ≥ 3 มม. อัตราส่วนการหลอมรวม ≥ 60%

3. ผลลัพธ์ที่ส่งมอบ: ส่วนประกอบห้องเผาไหม้ที่ส่งมอบในที่สุดผ่านการทดสอบการทำงานต่อเนื่อง 168 ชั่วโมง ความหนาของชั้นออกซิไดด์บนพื้นผิว ≤0.1 มม. ลดลง 40% เมื่อเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิม และระยะเวลาโครงการลดลง 20%

4. สรุปประสบการณ์ทางเทคนิคและความเหมาะสมกับอุตสาหกรรม

Qingchuan New Materials สร้างอุปสรรคทางเทคโนโลยีสามประการในการประมวลผล Haynes230: ประการแรก คือการควบคุมปริมาณสิ่งเจือปน (P≤0.015%, S≤0.010%) ผ่านกระบวนการหลอมคู่ VIM+ESR ประการที่สอง คือการพัฒนาเคลือบเครื่องมือพิเศษ (เคลือบผสม TiAlN+AlCrN) เพื่อยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือถึง 3 เท่า และประการที่สาม คือการสร้างระบบการติดตามข้อมูลตลอดกระบวนการ เพื่อตรวจสอบพารามิเตอร์กว่า 200 รายการตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ได้รับการปรับใช้ในอุตสาหกรรมการบิน พลังงาน และเคมีภัณฑ์ โดยมีการส่งมอบชิ้นส่วนโลหะผสมที่ทนความร้อนสูงรวมกว่า 500 ตัน และอัตราการผ่านเกณฑ์คุณภาพของผลิตภัณฑ์คงที่ที่มากกว่า 99.2%