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Además de los recubrimientos metálicos, la resistencia a altas temperaturas de los tubos de aleación de níquel se puede mejorar optimizando la composición de la aleación, realizando tratamientos de modificación de la superficie, mejorando el proceso de fabricación y adoptando medidas adecuadas de aislamiento térmico, como se describe a continuación:
Optimizar la composición de la aleación
Adición de elementos de alto punto de fusión:La adición de tungsteno (W), molibdeno (Mo), renio (Re) y otros elementos de alto punto de fusión puede mejorar el punto de fusión y la resistencia a altas temperaturas de la aleación de níquel. Estos elementos forman una solución sólida en la aleación, aumentando la fuerza de enlace interatómico y mejorando la capacidad de la aleación para resistir la deformación a altas temperaturas. Por ejemplo, en algunos motores de aviones con aleaciones a base de níquel, el contenido de tungsteno y molibdeno es mayor, de modo que la aleación a alta temperatura de más de 1000 ℃ aún mantiene buenas propiedades mecánicas.
Añadir elementos de tierras raras:Los elementos de tierras raras como el cerio (Ce), el lantano (La), etc., añadidos a la aleación de níquel, pueden mejorar la resistencia a la oxidación de la aleación. Los elementos de tierras raras pueden refinar el grano, mejorar la densidad y la adherencia de la película de óxido, ralentizar la velocidad de oxidación, mejorando así la resistencia a altas temperaturas de la aleación.
Tratamiento de modificación de la superficie
Tratamiento superficial con láser:El uso de haces láser en la superficie de los tubos de aleación de níquel puede hacer que la superficie forme una organización de grano fino, mejorar la dureza y la resistencia de la superficie. Al mismo tiempo, el tratamiento con láser también puede introducir tensión de compresión en la superficie para mejorar la resistencia a la fatiga, lo que ayuda a mejorar el rendimiento integral del tubo a alta temperatura.
Inyección de iones:Se inyectan iones específicos en la superficie de los tubos de aleación de níquel, lo que puede cambiar la composición química y la estructura organizativa de la superficie y formar una capa modificada con propiedades especiales. Por ejemplo, la inyección de carbono, nitrógeno y otros elementos puede mejorar la dureza y la resistencia al desgaste de la superficie, reduciendo la falla del material debido a la abrasión en entornos de alta temperatura, mejorando así la resistencia a altas temperaturas.
Mejora del proceso de fabricación
Proceso de metalurgia de polvos:El uso de métodos de metalurgia de polvos para preparar tubos de aleación de níquel puede obtener una estructura organizativa más uniforme y mayores densidades. El rendimiento a alta temperatura de la aleación se puede mejorar controlando con precisión el tamaño de partícula, la composición y el proceso de sinterización del polvo. Las aleaciones de níquel de metalurgia de polvos tienen mejor resistencia y resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas en comparación con los procesos convencionales de fundición o forja.
Proceso de prensado isostático en caliente:Se aplica un proceso de prensado isostático en caliente a los tubos de aleación de níquel durante el proceso de fabricación. Este proceso puede eliminar los poros y defectos dentro del material y mejorar la densidad y homogeneidad del material, mejorando así las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión de la aleación a altas temperaturas.
Adopción de medidas de aislamiento térmico
Instalación de materiales de aislamiento térmico:Envolver materiales de aislamiento térmico, como fibra cerámica, lana de roca, etc., alrededor del exterior de los tubos de aleación de níquel. Estos materiales de aislamiento térmico tienen baja conductividad térmica y buena resistencia a altas temperaturas, lo que puede reducir el intercambio de calor entre los tubos y el entorno externo de alta temperatura y disminuir la temperatura de la superficie de los tubos, aliviando así el impacto de la alta temperatura en el material del tubo y mejorando su resistencia a altas temperaturas.
Diseño de estructura de refrigeración por aire:Diseñar canales de refrigeración por aire alrededor del tubo, de modo que el aire frío fluya en el canal y elimine el calor de la superficie del tubo. Este método puede reducir eficazmente la temperatura de trabajo del tubo y mejorar su fiabilidad y vida útil en un entorno de alta temperatura. Por ejemplo, en el sistema de tuberías de aleación de níquel de algunos hornos industriales, el uso de una estructura refrigerada por aire puede reducir la temperatura de la superficie del tubo en 100 - 200℃.