مقاله درباره سوپر آلیاژ

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 52

1) مقدمه ای دربارة سوپر آلیاژهای پایه Ni

سوپر آلیاژ، آلیاژهای پایه Fe-Ni , Co,Ni هستند که عموماً در دمای بیش از c540 مورد استفاده قرار می گیرند. مجموعه های از جنس سوپر آلیاژها می تواند بوسیلة جوشکاری یا لحیم کاری ساخته شوند، اما ترکیبات دارای عناصر آلیاژی زیاد، حاوی مقدار زیادی از فازعهای سخت کننده هستند که این فازها جوشکاری را مشکل میکنند. دانسیتة سوپر آلیاژهای پایه co در حدود 8.3-9.4 gu/cu3 است و این مقدار برای سوپرآلیاژهای پایه Ni در حدود 7.8-8.9 gu/cu3 می باشد. دانسیتة سوپرآلیاژها بوسیلة عناصر آلیاژی تأثیر می پذیرد: Cr , Ti , Al دانسیته را کاهش می دهند، در حالیکه Ta , Rh , W آن را افزایش می دهند. مقاومت به خوردگی سوپر آلیاژها نیز در وهلة اول به عناصر آلیاژی اضافه شونده و محیط مورد آزمایش بستگی دارد. دمای ذوب اولیه و دامنة دمایی ذوب سوپر آلیاژها توابعی از ترکیب و فرآیند اولیه است. سوپر آلیاژهای پایه Ni ممکن است دارای دمای ذوب اولیه ای در حدود c1204 باشند. سوپر آلیاژهای تک کریستال پیشرفتة پایه Ni با مقادیر محدودی عوامل کاهنده تمایل دارند که دمای ذوب اولیه ای برابر با سوپرآلیاژهای پایه co داشته باشند. شبکه های آستینتی fcc سوپرآلیاژها دارای قابلیت انحلال زیادی برای برخی عناصر آلیاژی، داکتیلیتی عالی و ویژگیهای مطلوب برای رسوب فازهای استحکام بخش مؤثر هستند. ساختار نسبتاً پیچیدة سوپر آلیاژهای پایه Ni از زمینه ای آستیتی (r) تشکیل شده که توسط مکانیزم یا مکانیزم هایی نظیر محلول جامد (solid solution) رسوبات هم سیما (cohrent precipitate) با زمینه و انواع مختلف کاربید که در داخل زمیه و در طول مرز دانه ها توزیع شده اند مستحکم شده است. مقاومت به خوردگی، استحکام زیاد و مقاومت خزشی بالا از مشخصات این نوع آلیاژها می باشند که از طریق کنترل ترکیب شیمیایی فاز زینه و فازهای ثانویه، مورفولوژی و میزان پراکندگی فازها و شرایط ریخته گری و عملیات حرارتی بدست می آیند. امروزه بیشتر آلیاژهای پایه Ni توسط مکانیزم سختی رسوبی (precipitation hardening) با فاز رسوبی مقاوم می گردند. فازهایی همچون کاربیدها، بریدها و دیگر فازها (لاوی، و...) که ممکن است در سوپر آلیاژها خواص غیرمطلوب ایجاد کنند (بسته به نوع، اندازه و پراکندگی این نوع فازها) نیز در داخل فاز زمینه و یا در مرز دانه ها می توانند موجود باشند.

سوپرآلیاژها به صورت ریخته گری، نورد، اکسترود، فورج و پودری مورد استفاده قرار گرفته اند. ورق، میله، صفحه، لوله، شفت، ایرفویل، دیسک، مخزنهای فشار و ... اشکار مختلف مورد استفادة سوپر آلیاژی هستند. این فلزات در صنایع هوایی، صنعت، توربینهای گازی دریایی، راکتورهای هسته ای، پوسته های صنایع هوایی، ساختارهای صنایع فضایی، پتروشیمی، پروتزهای داندانپزشکی و ارتوپدیک و کاربردهای محافظت محیطی استفاده می شوند. به همان شکل که برخی از سوپر آلیاژها برای کاربرد در دمای بالا توسعه یافته اند، برخی نیز برای کاربرد در دماهای تبریدی و محیطی گسترش پیدا کرده اند. امروزه این کاربردها با سرعت کمتری نسبت به دهه های گذشته، همچنان در حال پیشرفتند ولی کاربردهای فضایی همچنان به عنوان یک کاربرد غالب باقی مانده اند.

2) تاریخچة سوپرآلیاژهای پایه Ni مورد استفاده در توربینهای گازی

سوپرآلیاژهای پایه Ni، پیچیده ترین و پرمصرف ترین آلیاژهای مورد استفاده در ساخت قطعات داغ توربین و شناخته شده ترین سوپرآلیاژها نزد اغلب متالوژیست ها می باشند. این مواد در بالاترین دمای کاری نسبت به تمامی سیستمهای آلیاژی معمول کار کرده و بیش از 50% وزن موتور هواپیماهای پیشرفتة امروزی را تشکیل می دهند. توسعة آنها در اواخر دهه 1930 در کشورهای فرانسه، آلمان، انگلستان و ایالات متحده آغاز شد. آلیاژهای اولیه که بصورت کار شده تولید می شدند، استحکام خود را با عملیات رسوب سختی بدست می آوردند. از سال 1939 یکسری از آلیاژهای Ni-Cr-Fe توسط شرکت Inconel توسعه یافت که با استفاده از عملیات حرارتی انحلالی و رسوب سختی به حداکثر استحکام دمای بالای خود می رسیدند. این آلیاژها براساس آلیاژ محلول جامد Inconel600 و افزودن Ti , Al به منظور سخت شدن از طریق تشکیل فاز قرار داشتند. افزودن 1% Nb باعث تولید Inconel x-750 شد که استفادة وسیعی در پره های متحرک توربین پیدا کرد.

در اواخر دهة 1940 آلیاژهای M-252 , Waspaloy در آمریکا ساخته شدند که کاربرد وسیعی در ساخت پره های متحرک توربین یافتند. طی سالیان بعد