航空發動機作為飛機的心臟,其內部環境極端惡劣。渦輪葉片需要承受超音速氣流、1500℃高溫燃氣以及微小顆粒撞擊的三重考驗,而 STELLITE3 合金則是守護這些葉片的 “隱形衛士”。
STELLITE3 的成分設計極具匠心。其中 12% 的鎢與 2.4% 的碳形成 WC/W?C 硬質相,這些硬質相猶如堅固的 “防彈衣”,能夠有效阻隔顆粒的侵入,其顯微硬度高達 HV2300,并且在高溫下依然能夠保持骨架支撐,即便鈷基體部分軟化。在馬赫數 1.2 的氣流攜帶 50μm 氧化鋁顆粒的沖刷測試中,STELLITE3 的侵蝕率僅為鎳基合金的 1/5。30% 的鉻在合金表面形成致密的 Cr?O?膜,其熔點高達 2265℃,即使被顆粒擊穿,暴露的鉻也能迅速重新氧化,繼續發揮保護作用。某型軍用發動機葉片前緣采用 STELLITE3 涂層后,在沙塵環境中的壽命提升了 400%。
在不同溫度下,STELLITE3 展現出良好的硬度和抗拉強度。800℃時,硬度為 45HRC,抗拉強度 800MPa;1000℃時,硬度 38HRC,抗拉強度 600MPa,相比之下,鎳基合金在 1000℃時強度通常低于 500MPa。通過激光熔覆定向凝固技術,STELLITE3 的碳化物能夠沿氣流方向呈柱狀排列,減少了橫向晶界弱化。在高壓渦輪葉片冠部密封應用中,某型商用發動機葉片冠部在起降時遭遇馬赫數 0.9 的氣流沖刷,鎳基合金僅能堅持 3000 循環,而冠部堆焊 0.3mm STELLITE3 后,壽命延長至 15000 循環,且無需中途修復。在軍用發動機可調噴管耐磨環應用中,采用激光增材制造的 STELLITE3 蜂窩結構,不僅比傳統方案減重 20%,磨損量還降低了 70%。
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