ມູນຄ່າການນໍາໃຊ້ຂອງເຫຼັກກ້າພິເສດໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ

ເມື່ອຍານ Starship ຂອງ SpaceX ເຈາະທ້ອງຟ້າ, ເມື່ອກຳປັ່ນບັນທຸກເຮືອບິນທີ່ສ້າງຂຶ້ນພາຍໃນປະເທດຂອງຈີນ ໄດ້ຕັດຜ່ານຄື້ນມະຫາສະໝຸດ, ແລະ ເມື່ອເຄື່ອງປະຕິກອນນິວເຄລຍ “Hualong One” ສ່ອງແສງເຖິງເຮືອນນັບບໍ່ຖ້ວນ—ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງສາກທີ່ໜ້າຕື່ນຕາຕື່ນໃຈເຫຼົ່ານີ້ ກໍຄືວິລະຊົນຂອງວິທະຍາສາດວັດສະດຸ: ເຫຼັກກ້າພິເສດ. ບໍ່ວ່າຈະເປັນການອົດທົນກັບການປ່ອຍອາຍພິດ 1800 ອົງສາ C ຂອງບັ້ງໄຟ, ການສູ້ຮົບດ້ວຍເກືອທີ່ແລ່ນໂດຍເຮືອຂະຫນາດໃຫຍ່, ຫຼື infernos ນິວເຄລຍທີ່ແຂ່ງຂັນກັບແກນຂອງແສງຕາເວັນ, ເຫຼັກກ້າພິເສດແມ່ນຊຸກຍູ້ຂອບເຂດຂອງຄວາມຢູ່ລອດຂອງອຸດສາຫະກໍາດ້ວຍເຕັກໂນໂລຢີວັດສະດຸທີ່ທັນສະ ໄໝ.

01 ການທົດລອງໂດຍໄຟ: ເພງຂອງກ້ອນແລະໄຟໃນເຄື່ອງຈັກລູກ

ພາຍໃນຫ້ອງເຜົາໃຫມ້ຂອງເຄື່ອງຈັກໄຮໂດເຈນ-ອົກຊີເຈນ YF-77 ໃນບັ້ງໄຟ Long March 5, ອາຍແກັສຄວາມໄວສູງ 3000°C ໄຫຼຢູ່ທີ່ Mach 7, ແຕ່ລະຊັງຕີແມັດຖືກກົດດັນເທົ່າກັບນໍ້າໜັກຂອງຊ້າງອາຟຣິກາທີ່ຢືນຢູ່ຂາດຽວ. ເຫຼັກທຳມະດາຈະລະລາຍຄືກັບຊັອກໂກແລັດໃນສະພາບແວດລ້ອມດັ່ງກ່າວ. ແຕ່ນັກວິສະວະກອນການບິນອະວະກາດຂອງຈີນມີອາວຸດລັບ -Inconel 625 ໂລຫະປະສົມ - ເຊິ່ງສາມາດທົນ 500 ວິນາທີຂອງການດໍາເນີນງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍບໍ່ມີຄວາມເສຍຫາຍ.

ໃນຂະນະທີ່ລູກບັ້ງໄຟລະເບີດອອກມາດ້ວຍແປວໄຟສີຟ້າທີ່ໜ້າຕື່ນຕາຕື່ນໃຈ, ສິ່ງທີ່ສາທາລະນະບໍ່ເຫັນແມ່ນ Inconel 625 ທີ່ທົນທານຕໍ່ການເຊາະເຈື່ອນຂອງແກັສ supersonic 2000 m³/s ພາຍໃນແຜ່ນສີດຫົວສີດ. ປະກອບດ້ວຍ 61% nickel, 22% chromium, ແລະ 9% molybdenum, superalloy ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຢືດຢຸ່ນທີ່ໂດດເດັ່ນໃນເງື່ອນໄຂການເຜົາໃຫມ້ທີ່ສຸດ:

• ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ຂອງ​ນິ​ເຈີ​ລ​: ໄລຍະການເສີມສ້າງ γ' ໃນໂລຫະປະສົມທີ່ອີງໃສ່ nickel ຮັກສາຄວາມເຂັ້ມແຂງ tensile ຂອງ 760 MPa ຢູ່ທີ່ 1000 ° C - ສາມເທົ່າຂອງເຫຼັກກໍ່ສ້າງຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ.
• ການເສີມຄວາມແຂງຂອງ Molybdenum: ທຸກໆການເພີ່ມຂຶ້ນ 1% ຂອງ molybdenum ຊ່ວຍເພີ່ມຊີວິດຂອງ creep ໃນອຸນຫະພູມສູງ 15%, ເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງຈັກເຊັ່ນ RD-180 ສາມາດສ້າງແຮງດັນ 3,900 kN ໃນລະດັບນ້ໍາທະເລ.
• ແຜ່ນປ້ອງກັນການຜຸພັງຂອງ Chromium: ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ອຸດົມດ້ວຍອົກຊີເຈນ, ຮູບເງົາ Cr₂O₃ ຜຸພັງທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍ chromium ຫຼຸດຜ່ອນອັດຕາການຜຸພັງລົງເປັນ 1/50 ຂອງເຫຼັກມາດຕະຖານ.

ເຕັກນິກການຜະລິດແບບພິເສດເຊັ່ນ: ການຫລໍ່ຫຼອມສູນຍາກາດບວກກັບການລະລາຍຂອງ electroslag ຫຼຸດຜ່ອນປະລິມານອົກຊີເຈນທີ່ຕໍ່າກວ່າ 10 ppm - ຄ້າຍຄືກັບ DNA ໂລຫະທີ່ແກ້ໄຂຄວາມຊັດເຈນ. ການພິມດ້ວຍເລເຊີ 3 ມິຕິຊ່ວຍໃຫ້ແຜ່ນໃບຄ້າຍຄື turbine ສາມາດປູກເມັດພືດຕາມທິດທາງຕາມສາຍຄວາມກົດດັນ, ປັບປຸງຊີວິດຄວາມເມື່ອຍລ້າໄດ້ 300%.

ກໍລະນີທີ່ໂດດເດັ່ນ: ເຄື່ອງຈັກ Raptor ຂອງ SpaceX ໃຊ້ໂລຫະປະສົມ Inconel ທີ່ຖືກດັດແປງເພື່ອບັນລຸຄວາມກົດດັນຂອງຫ້ອງເຜົາໃຫມ້ 300 bar, ສ້າງສະຖິຕິໃຫມ່ສໍາລັບເຄື່ອງຈັກ LOX-methane. ຄວາມສໍາເລັດນີ້ແມ່ນມາຈາກການປະສົມຈຸນລະພາກທີ່ຊັດເຈນກັບ niobium ແລະ titanium, ຂະຫຍາຍການຈໍາກັດອຸນຫະພູມໂດຍ 150 ° C.

02 ການ​ປະ​ທະ​ກັນ​ຢູ່​ທະ​ເລ​ເລິກ​: ການ​ສູ້​ຮົບ​ທີ່​ຍາວ​ນານ​ຕະ​ຕະ​ວັດ​ລະ​ຫວ່າງ​ເຫຼັກ​ກ້າ​ເຮືອ​ແລະ chloride Ions

ແລ່ນຜ່ານທະເລຈີນໃຕ້, ເຮືອບັນທຸກນ້ຳມັນດິບ VLCC ຂະໜາດ 300,000 ໂຕນ ປະເຊີນກັບການກັດກ່ອນຂອງເກືອ 2.5 ກິໂລ/ຕາແມັດຕໍ່ປີ. ໃນຂະນະທີ່ເຫຼັກທະເລແບບດັ້ງເດີມພັດທະນາຂຸມພາຍໃນສາມເດືອນ, 2205 ສະແຕນເລດ duplex ທົນທານເປັນເວລາ 15 ປີໃນສະພາບແວດລ້ອມດຽວກັນ - ຂະຫຍາຍຊີວິດການບໍລິການ 60 ເທົ່າ.

ກ່ຽວກັບ VLCCs ເດີນທະເລຂອງ Malacca, 2205 ເຫຼັກ duplex ປະເຊີນຫນ້າກັບນ້ໍາທະເລ chloride-laden 3.5% ໃນກ້ອງຈຸລະທັດ "ສົງຄາມ Trench." ດ້ວຍ 22% chromium, 5% nickel, ແລະ 3% molybdenum, ໂຄງສ້າງຈຸລະພາກສອງເຟດຂອງມັນປະກອບເປັນການປ້ອງກັນຫຼາຍມິຕິ:

ການດຸ່ນດ່ຽງ Yin-Yang ຂອງ Duplex Steel

• ໄລຍະ Austenite (50%): ເສີມດ້ວຍໄນໂຕຣເຈນເພື່ອຕ້ານການຂະຫຍາຍພັນຂອງຮອຍແຕກ—ເປັນ “ແຮງອ່ອນ” ຄ້າຍກັບ Tai Chi.
• ໄລຍະ Ferrite (50%): Molybdenum ສ້າງຮູບເງົາຕົວຕັ້ງຕົວຕີ MoO₄²⁻, ປະກອບເປັນ "Golden Shield" ຕ້ານການ pitting.
• ປະດິດສ້າງຂະບວນການ: ມ້ວນທີ່ຊັດເຈນ 950 ° C ຮັບປະກັນອັດຕາສ່ວນໄລຍະທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບການດຸ່ນດ່ຽງ corrosion ແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງ.
• Fortress corrosion ຂອງ Ferrite: ຟິມໂຄຣມຽມຕົວຕັ້ງຕົວຕີທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງຂື້ນເຖິງ +1000 mV.
• ກໍາແພງຄວາມທົນທານຂອງ Austenite: ໄນໂຕຣເຈນຊ່ວຍເພີ່ມການຍືດຕົວເປັນ 35%, ດູດຊຶມຜົນກະທົບຈາກການບວມຂອງມະຫາສະໝຸດ.
• sniper ການກັດກ່ອນຂອງ Molybdenum: ໃນເຂດການເຊື່ອມທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນ, Mo₂N precipitates ຄວບຄຸມອັດຕາການ corrosion intergranular ເປັນ 0.01 ມມ/ປີ.

ໃນການທົດລອງປຽບທຽບ, ຖັງ ballast ທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກ duplex 2205 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເລິກຂອງຂຸມສູງສຸດພຽງແຕ່ 0.15 ມມຫຼັງຈາກເລັ່ງການຈໍາລອງການກັດກ່ອນ 20 ປີ - ທຽບກັບ 1.2 ມມສໍາລັບ 316L. ຄວາມແຕກຕ່າງທາງກ້ອງຈຸລະທັດນີ້ສາມາດກຳນົດໄດ້ວ່າກຳປັ່ນບັນທຸກນ້ຳມັນໄດ້ສຳເລັດການເດີນທາງຕື່ມອີກ 10 ຖ້ຽວຫຼືບໍ່.

03 Nuclear Inferno: ການມີຊີວິດແລະການຕາຍໃນລະດັບປະລໍາມະນູ

3.1 ການທົດສອບທີ່ຮຸນແຮງກວ່າດວງອາທິດ

ພາຍໃນທໍ່ຄວາມກົດດັນຂອງເຕົາປະຕິກອນ "Hualong One" ເຕົາປະຕິກອນ, ນ້ໍາຄວາມກົດດັນສູງ 345 ° C ໄຫຼຢູ່ທີ່ 15 m/s ແລະທົນທານຕໍ່ການ irradiation neutron ຂອງ 10¹⁹ n / cm². Inconel 690, ຮັບໃຊ້ຢູ່ທີ່ນີ້ເປັນເວລາ 60 ປີ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງໃນມິຕິລະດັບຫນ້ອຍກວ່າ 0.1% - ເທົ່າກັບຄວາມຜິດພາດຂອງຄວາມຍາວຂອງຄວາມກວ້າງຂອງຜົມຫນຶ່ງໃນໄລຍະຫ່າງຈາກປັກກິ່ງຫາຊຽງໄຮ.

ໃນເຕົາປະຕິກອນ AP1000, Inconel 690 ທົນທານຕໍ່ຄວາມກົດດັນ 155 bar, ອຸນຫະພູມ 343 ° C, ແລະການສໍາຜັດກັບນິວຕຣອນຫນຶ່ງລ້ານຊົ່ວໂມງ. ປະກອບດ້ວຍ 59% nickel, 30% chromium, ແລະທາດເຫຼັກ 10%, ມັນ embodies dialectics ຂອງອຸປະກອນຄວາມປອດໄພ nuclear:

• ວິສະວະກໍາຊາຍແດນເມັດພືດ: ການຫຼໍ່ຫຼອມສາມເທື່ອຈະຫຼຸດຂອບເຂດສຸ່ມລົງຕໍ່າກວ່າ 30%, ສ້າງ "ອຸປະສັກໃນ maze" ຕໍ່ກັບຄວາມເສຍຫາຍຈາກລັງສີ.
• ກົນໄກການເຄື່ອນຍ້າຍ Chromium: ເຂດທີ່ອຸດົມສົມບູນ Cr ສ້າງເປັນເອກະລາດພາຍໃຕ້ການ irradiation, ສ້ອມແປງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງເສັ້ນໄຍຄ້າຍຄືຜູ້ປົກຄອງ nano-scale.
• ພູມຕ້ານທານ corrosion ຄວາມກົດດັນ: 30% chromium ຫຼຸດຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງວົງຈອນເປີດ 200 mV, ຜະນຶກ “ກ່ອງ Pandora” ຂອງ SCC.
• ຄວາມທົນທານຂອງ nickel matrix: ໂຄງສ້າງກ້ອນໜ້າເປັນສູນກາງ (FCC) ຈຳກັດການໄຄ່ບວມຂອງລັງສີຢູ່ທີ່ 0.1% ຕໍ່ປີ—1/20 ຂອງເຫຼັກເຟີຣິຕິກ.
• ສິ່ງກີດຂວາງ SCC ຂອງ Chromium: ໃນສະພາບແວດລ້ອມອາຊິດ boric, 30% Cr ເພີ່ມເກນ SCC ເປັນ 25 ksi√in.
• ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ຂອບ​ເຂດ​ເມັດ​ທີ່​ກ້າວ​ຫນ້າ​: triple recrystallization ເພີ່ມຂຶ້ນ Σ3 ສ່ວນຊາຍແດນເປັນ 75%, ຕັດຄວາມອ່ອນໄຫວ corrosion intergranular ກັບ 1/3 ຂອງຂອບເຂດຈໍາກັດ ASME.

ຈີນ​ພັດທະນາ​ຢ່າງ​ເປັນ​ເອກະລາດ ເຫຼັກເກຣດນິວເຄລຍ CN-P2, ປັບປຸງດ້ວຍ V-Ti-B microalloying, surpasses 250 J ໃນພະລັງງານຜົນກະທົບດ້ານເທິງ. ໃນ​ການ​ທົດ​ລອງ​ຢູ່​ໂຮງ​ໄຟ​ຟ້າ​ນິວ​ເຄ​ລຍ Yangjiang, ການ​ຕ້ານ​ທານ​ຄວາມ​ເມື່ອຍ​ລ້າ​ຂອງ​ຕົນ​ໄດ້​ເກີນ​ມາດ​ຕະ​ຖານ ASME 40%, ຫມາຍ​ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ຈາກ "ຜະ​ລິດ​ໃນ​ປະ​ເທດ​ຈີນ​" ເປັນ "ນະ​ວັດ​ຕະ​ກໍາ​ໃນ​ປະ​ເທດ​ຈີນ​"​.

ໃນຫນ່ວຍບໍລິການ Taishan EPR, ທໍ່ Inconel 690 ທີ່ຖືກດັດແປງໄດ້ຫຼຸດລົງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງ SCC ໃນດ້ານຕົ້ນຕໍຈາກ 10⁻⁴ / ປີ (Gen II) ຫາ 10⁻⁷ / ປີ - ຍົກສູງໄລຍະຄວາມລົ້ມເຫຼວຈາກຫນຶ່ງຄັ້ງຕໍ່ສິບພັນປີເປັນຫນຶ່ງຄັ້ງຕໍ່ລ້ານ.

04 ການປະຕິວັດວັດສະດຸ: ທ່າແຮງອັນເປັນນິດຂອງເຫຼັກກ້າພິເສດລຸ້ນຕໍ່ໄປ

ຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງຂອງສະຖາບັນການເຊື່ອມໂລຫະ Harbin, ເຫຼັກ 9Ni ໃຫມ່ ຜ່ານການທົດສອບໃນ -196°C ໄນໂຕຣເຈນຂອງແຫຼວ. ອອກແບບສໍາລັບຖັງ LNG, ຝົນ NiAl ຂະຫນາດ nano ຂອງຕົນເພີ່ມຄວາມທົນທານຜົນກະທົບອຸນຫະພູມຕ່ໍາຂ້າງເທິງ 200 J. ທິດທາງທີ່ເກີດໃຫມ່ປະກອບມີ:

• ວິສະວະກໍາ genome ວັດສະດຸ: ຄອມພິວເຕີ້ທີ່ຜ່ານຄວາມໄວສູງກໍານົດອົງປະກອບທີ່ດີທີ່ສຸດເຊັ່ນ Cr20Ni25Mo6N0.2, ຕັດເວລາ R&D 70%.
• ການເຄືອບອັດສະລິຍະ: Laser cladding WC-particle gradient coatings on 625 alloys ຕ້ານການເຊາະເຈື່ອນ triples triples.
• ວັດສະດຸຍຸກໄຮໂດຣເຈນ: ເຫຼັກກ້າ ferritic Cr32Ni47 ບໍລິສຸດພິເສດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງ hydrogen embrittlement ຕ່ໍາກວ່າ 10 ppm.

Metamaterials: Redefining ກົດຫມາຍທາງດ້ານຮ່າງກາຍ
ໂລຫະປະສົມ porous gradient ທີ່ເຮັດໂດຍການຫລໍ່ລື່ນເລເຊີທີ່ເລືອກມີນໍ້າຫນັກພຽງແຕ່ 1/3 ຂອງເຫຼັກກ້າແຕ່ຍັງຮັກສາຄວາມເຂັ້ມແຂງຢູ່ທີ່ 1800 ° C. ໄດ້ຮັບການດົນໃຈຈາກໂຄງກະດູກຊິລິກາຂອງ sponges ທະເລເລິກ, ໂຄງສ້າງ Honeycomb biomimetic ຂອງເຂົາເຈົ້າ defies ສົນທິສັນຍາ.

ການ​ແກ້​ໄຂ​ຈີນ​: ການ​ນໍາ​ພາ​ການ​ປະ​ຕິ​ວັດ​ວັດ​ຖຸ​ດິບ​ໃນ​ທົ່ວ​ໂລກ​
ເຫຼັກໂຄງສ້າງນອກຝັ່ງທະເລ BW300PRO ຂອງ Baosteel - ປັບປຸງໂດຍ Cu-P-Ni synergy - ຮັກສາຄວາມທົນທານ -60 ° C ໃນຂະນະທີ່ບັນລຸຄວາມເຂັ້ມແຂງຜົນຜະລິດ 690 MPa. ນະວັດຕະກໍານີ້ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສໍາລັບເວທີທະເລເລິກ 40% ແລະຫຼຸດຜ່ອນເວລາການຈັດສົ່ງສອງສ່ວນສາມ.