سوپرآلیاژها و سوپرآلیاژهای پایه نیکل

سوپرآلیاژها و سوپرآلیاژهای پایه نیکل

سوپر آلیاژها دارای خواص متنوعی بوده و به منظور برآورده کردن نیازمندی های گسترده و متنوع مصرف کنندگان، به وجود آمده اند. یک سوپر آلیاژ ، آلیاژی است که برای کار در دمای بالا توسعه یافته است. بسیاری از سوپرآلیاژهای پایه نیکل شامل عناصر آلیاژی از جمله کروم ، آلومینیوم، تیتانیوم، انواع مولیبدن، تنگستن، نپوبیوم، تانتالیم و کبالت هستند.

سوپرآلیاژها در واقع آلیاژهایی مقاوم در برابر حرارت، خوردگی و اکسیداسیون می باشند که به لحاظ ترکیب شیمیایی شامل سه گروه پایه نیکل، نیکل-آهن و پایه کبالت می باشند. تقسیم‌ بندی سوپرآلیاژها بر حسب ترکیب شیمیایی : به طور کلی این آلیاژها شامل سه گروه پایه نیکل، پایه آهن-نیکل و پایه کبالت می باشند که بسته به درجه حرارت کاربردی مورد استفاده قرار می گیرند.  امروزه آلیاژهای نیکل در حالت‌های ” تک‌ فازی”، “رسوب سختی شده ” و “مستحکم‌ شده توسط رسوبات اسیدی و کامپوزیت ها” در مصارف صنعتی مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

سوپرآلیاژهای پایه نیکل پیچیده ترین ترکیباتی می باشند که در قطعات دمای بالا به کار می روند. در حال حاضر ۵۰ درصد وزن موتورهای هواپیماهای پیشرفته از جنس این آلیاژها می باشد. خصوصیات اصلی آلیاژهای نیکل، پایداری حرارتی و قابلیت مستحکم شدن می باشد . بسیاری از این آلیاژها حاوی ۱۰ الی ۲۰ درصد کرم، حداکثر ۸ درصد آلومینیوم و تیتانیم، ۵ تا ۱۵ درصد کبالت و مقادیر کمی مولیبدن، نیوبیم و تنگستن می باشند. دو گروه اصلی از آلیاژهای آهن- نیکل که میزان نیکل آنها بیشتر از مقدار آهن است عبارت از گروه Incoloy 706 و Inconel 718 می باشند. این آلیاژها معمولاً حاوی ۳ تا ۵ درصد نیوبیم می باشند و در ردیف آلیاژهای پایه نیکل قرار می گیرند. آلیاژهای پایه نیکل معمولاً تا دمای ۶۵۰ درجه سانتی گراد استحکام خود را حفظ می کنند، اما در دماهای بالاتر به سرعت استحکام خود را از دست می دهند.

سوپرآلیاژهای پایه نیکل در همه دماها دارای ساختار بلوری با شبکه ی مکعبی با سطوح مرکز دار f.c.c هستند. چگالی سوپرآلیاژها به مقدار عناصر آلیاژهای افزوده شده بستگی دارد ، عناصر آلیاژی Ti – Cu و Al چگالی را کاهش و w و Re و Ta آن را افزایش می دهند. دمای ذوب عنصر خالص Ni 1453 درجه سانتی گراد است. دمای ذوب موضعی و دامنه ذوب سوپرآلیاژها ، تابعی از ترکیب شیمیایی و فرایند اولیه است. سوپرآلیاژها ی پایه نیکل ممکن است در دمای ۱۲۰۴ درجه سانتی گراد از خود ذوب موضعی نشان دهند. چنان چه استحکام در دماهای بالاتر مورد نیاز باشد، سوپرآلیاژهای پایه نیکل می شوند. اولین سوپرآلیاژهای نیکل شامل Nimonic و Inconel از نوع استحکام یافته با محلول جامد بودند.

مطلب مرتبط :

بررسی جامع تولید سوپرآلیاژها در کشور