Lopatky turbíny

Materiál

CMSX-10 se neodlévá jako jemnozrnný ani jako usměrněně krystalizovaný. Roste jako jediný krystal, protože hranice zrn jsou místem, kde při teplotách, na něž je turbínová lopatka provozována, začíná porušení tečením — a proto se slitina vyrábí zcela bez nich.

Obsahuje kolem 6 % rhenia, dvojnásobek oproti slitinám druhé generace, které nahradila, a má nejvyšší odolnost proti tečení ze všech sériově odlévaných monokrystalických niklových slitin: zhruba o 30 °C lepší než CMSX-4, s dvakrát až třikrát vyšší únavovou pevností. Rhenium patří mezi nejvzácnější kovy v průmyslovém použití. Polotovar přichází s vyšší hodnotou než většina hotových dílů.

Proč je její obrábění jiný problém

U běžných kovů se chyba při obrábění projeví okamžitě jako rozměr mimo toleranci. Zde se může projevit až po letech, v provozu.

Řezání zanechává v povrchové vrstvě plastickou deformaci. V monokrystalické slitině je tato uložená deformace zárodkem: za provozní teploty může poškozená vrstva rekrystalizovat — vytvořit nová zrna s hranicemi mezi nimi — uvnitř dílu, jehož celým smyslem bylo žádné hranice nemít. Lopatka projde kontrolou, drží každý rozměr, a přitom tiše ztratila vlastnost, kvůli které byla vyrobena.

Omezením tedy není jen to, kudy nástroj jde, ale i jak silně přitom tlačí. Řezné síly musí zůstat natolik nízké, aby povrchová vrstva zůstala nedeformovaná, což vylučuje agresivní strategie, díky nimž je obrábění tvrdých materiálů všude jinde ekonomické.

K tomu se slitina pod nástrojem chová jako každá niklová superslitina, jen výrazněji: při řezání se deformačně zpevňuje, teplo odvádí do břitu místo do třísky a její precipitáty fáze γ′ spolu s vysokým obsahem vysokotavitelných kovů působí abrazivně.

Technické údaje

Materiál

CMSX-10 — monokrystalická niklová superslitina třetí generace

Obsah rhenia

~6 % hmotnostních

Hranice zrn

žádné; odlito jako monokrystal

Typ lopatky

oběžná

Použití

turbína teplárny s kombinovanou výrobou tepla a elektřiny