Quais são as classificações das ligas de alta temperatura?

Como uma liga especial que pode manter excelentes propriedades mecânicas e estabilidade química em ambientes de alta temperatura, as ligas de alta temperatura são classificadas com base em diferentes caraterísticas do material e requisitos de aplicação, formando um quadro de classificação multidimensional.

De acordo com a composição dos elementos da matriz, as ligas de alta temperatura podem ser divididas em três categorias: à base de ferro, à base de níquel e à base de cobalto. As ligas de alta temperatura à base de ferro são compostas principalmente por ferro, com a adição de elementos como o crómio e o níquel para formar uma estrutura austenítica. Por exemplo, a liga GH2132 tem baixo custo e excelente desempenho de processamento, e é adequada para condições de temperatura média. É normalmente utilizada em equipamentos como as pás das turbinas a vapor. As ligas de alta temperatura à base de níquel são baseadas em níquel (com um teor relativamente elevado) e reforçadas pela adição de elementos como o tungsténio e o molibdénio, que podem manter uma elevada resistência a temperaturas mais elevadas. O Inconel718 é um representante típico e é amplamente utilizado em discos de turbina de motores de aeronaves. As ligas de alta temperatura à base de cobalto, como a liga Haynes25, destacam-se em ambientes de gás contendo enxofre devido à sua excelente resistência ao calor e à corrosão. São normalmente utilizadas no fabrico de componentes de câmaras de combustão para turbinas a gás.

De acordo com as diferenças nos mecanismos de reforço, as ligas de alta temperatura podem ser divididas em tipo de reforço de solução sólida, tipo de reforço de precipitação de envelhecimento e tipo de reforço de dispersão de óxido. O tipo de reforço por solução sólida forma uma solução sólida uniforme através da adição de elementos como o crómio e o molibdénio, como o Inconel625, que tem boa plasticidade e soldabilidade e é adequado para o fabrico de componentes como condutas que requerem trabalho a frio. As ligas reforçadas por precipitação de envelhecimento precipitarão a fase γ' (como Ni3Al) a altas temperaturas, e a sua resistência é significativamente melhorada após o tratamento de envelhecimento. O GH4169 atinge uma resistência mais elevada à temperatura ambiente através deste mecanismo. O tipo de reforço por dispersão de óxido impede o movimento de deslocação através de partículas de óxido à nanoescala (como Y2O3), e a liga MA956 é deste tipo, com uma resistência à oxidação a alta temperatura muito superior às ligas tradicionais.

De acordo com a classificação dos processos de conformação, as ligas de alta temperatura incluem as ligas de alta temperatura deformadas, as ligas de alta temperatura fundidas e as ligas de alta temperatura obtidas por metalurgia do pó. As ligas de alta temperatura deformáveis, como a GH3030, são fabricadas através de processamento plástico, como forjamento e laminagem, e têm uma estrutura de grão fino e excelentes propriedades mecânicas. São normalmente utilizadas no fabrico de acessórios para tubos de paredes finas. A fundição de ligas de alta temperatura adopta a tecnologia de fundição de investimento, que pode formar formas complexas. A liga K418 é um tipo de fundição típico, adequado para componentes irregulares, como lâminas de turbinas. As ligas de alta temperatura da metalurgia do pó são formadas por sinterização de pó, com composição uniforme e sem segregação macroscópica. A resistência à fadiga da liga FGH96 é significativamente melhorada em comparação com ligas deformadas semelhantes, tornando-a o material preferido para discos de turbina de motores avançados.
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Além disso, pode ainda ser dividida em categorias como a indústria aeroespacial, petroquímica, energia e eletricidade, de acordo com os cenários de aplicação. As ligas de alta temperatura no sector aeroespacial privilegiam a leveza e a resistência instantânea a altas temperaturas, enquanto as ligas utilizadas na petroquímica prestam mais atenção à resistência à corrosão por enxofre, como a liga N08810, que tem um excelente desempenho em equipamentos de processamento de petróleo bruto com enxofre. Este sistema de classificação multidimensional não só reflecte a natureza material das ligas de alta temperatura, como também fornece uma orientação clara para a seleção de materiais em diferentes cenários industriais. Com o desenvolvimento da tecnologia de materiais, continuam a surgir novos tipos de ligas de alta temperatura, e o sistema de classificação é também continuamente enriquecido e melhorado, estabelecendo uma base importante para a investigação e aplicação de ligas de alta temperatura.