Ứng dụng của hợp kim Coban trong động cơ hàng không vũ trụ

Hoạt động của động cơ hàng không vũ trụ, từ buồng đốt nhiệt độ cao, áp suất cao đến các bộ phận tua-bin quay tốc độ cao, đều kiểm tra hiệu suất của vật liệu ở mọi giai đoạn. Với những đặc tính vật liệu độc đáo, hợp kim coban đã trở thành vật liệu cốt lõi đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ, đặc biệt là hợp kim coban 6.

Các thành phần cốt lõi bên trong của động cơ hàng không vũ trụ

Các thành phần lõi bên trong của động cơ hàng không vũ trụ phải chịu đựng điều kiện môi trường khắc nghiệt. Cánh tuabin quay với tốc độ hàng nghìn vòng/phút trong điều kiện nhiệt độ từ 800 đến 1100°C, chịu được nhiệt độ cao và chịu được sự mài mòn liên tục do các hạt cát và bụi mang theo dòng khí tốc độ cao. Theo thời gian, bề mặt cánh tuabin rất dễ bị hư hỏng.

Là khu vực cốt lõi nơi nhiên liệu bị đốt cháy, buồng đốt có nhiệt độ bên trong cực kỳ cao. Khí đốt cũng chứa một lượng lớn các thành phần ăn mòn như oxy và hợp chất lưu huỳnh, liên tục ăn mòn thành buồng đốt.

Van phải đóng mở thường xuyên đồng bộ với hoạt động của động cơ. Trong môi trường nhiệt độ cao, van phải chịu được ma sát từ chuyển động cơ học, đồng thời phải thích ứng với những thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt trong quá trình khởi động và tắt máy, khiến van dễ bị hỏng do ứng suất nhiệt quá mức.

Vòng bi và bề mặt làm kín chịu ma sát và rung động từ chuyển động tương đối liên tục. Khi bị mài mòn quá mức, hiệu suất vận hành tổng thể của động cơ có thể bị suy giảm.

Hợp kim Coban 6 là vật liệu phù hợp cho nhiều thành phần.

Đối mặt với các yêu cầu nghiêm ngặt của các thành phần động cơ hàng không vũ trụ, hợp kim coban 6 đã chứng minh khả năng thích ứng tuyệt vời. Trong quá trình sản xuất cánh tua-bin, việc đưa hợp kim coban 6 vào cho phép các cánh duy trì hiệu suất ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và mài mòn liên tục, kéo dài hiệu quả chu kỳ thay thế cánh. Sau khi áp dụng hợp kim coban 6 cho buồng đốt, khả năng chống ăn mòn của nó đã được cải thiện đáng kể, cho phép nó duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc dưới sự xói mòn của khí nhiệt độ cao và cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy cho hoạt động liên tục của động cơ. Sử dụng hợp kim coban 6 cho van, tận dụng khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời của nó, cho phép chúng chịu được sự thay đổi nhiệt độ thường xuyên và ma sát cơ học, giảm khả năng hỏng hóc. Sử dụng hợp kim coban 6 cho ổ trục và bề mặt làm kín giúp giảm hiệu quả hệ số ma sát, giảm thiểu mài mòn giữa các thành phần và tăng cường độ ổn định vận hành của động cơ.

Hiệu suất của hợp kim Coban 6

Hợp kim Coban 6 đóng vai trò quan trọng trong động cơ hàng không vũ trụ nhờ những đặc tính độc đáo của nó. Về khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao, các hợp chất liên kim và cacbua ổn định hình thành bên trong hợp kim này hoạt động như một lớp bảo vệ chắc chắn, cho phép đạt độ cứng HRC 40-45 ở nhiệt độ phòng. Ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao, quá trình suy giảm độ cứng cũng diễn ra cực kỳ chậm, giúp khả năng chống mài mòn của hợp kim này vượt trội hơn nhiều so với thép thông thường và hợp kim gốc niken, đồng thời dễ dàng chịu được những thách thức về mài mòn mà các bộ phận như cánh tuabin phải đối mặt.

Hàm lượng crom 27-32% phản ứng với oxy ở nhiệt độ cao, tạo thành lớp bảo vệ crom oxit (Cr₂O₃) dày đặc. Lớp này bám chặt vào bề mặt vật liệu, hoạt động như một lớp rào chắn chắc chắn, ngăn chặn hiệu quả quá trình oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao từ khí cháy, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của các bộ phận như buồng đốt.

Hợp kim Coban 6 duy trì độ bền kéo và khả năng chống va đập ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao. Điều này có nghĩa là nó không dễ bị nứt hoặc vỡ dưới những cú sốc nhiệt mạnh khi khởi động và tắt động cơ, hoặc trong điều kiện rung động tần số cao khi vận hành, tạo nền tảng vững chắc cho hoạt động an toàn của động cơ.

Ngoài ra, Cobalt Alloy 6 còn có hệ số ma sát thấp và khả năng chống kẹt cao. Những đặc tính này làm cho nó đặc biệt hiệu quả trong các ứng dụng như ổ trục và bề mặt làm kín, giúp giảm đáng kể sự mài mòn do ma sát, giảm thiểu tổn thất năng lượng và nâng cao hiệu suất vận hành tổng thể của động cơ.

Tóm lại, Cobalt Alloy 6 đóng vai trò quan trọng trong nhiều bộ phận quan trọng của động cơ hàng không vũ trụ do đặc tính hiệu suất vượt trội của nó.