سوپر آلیاژ چیست؟ مهمترین خواص و کاربرد آن!

سوپر آلیاژها آلیاژهای پیچیده و با کارایی بالا هستند که مقاومت زیادی به محیط اکسیدکننده و دمای بالا دارند. آن‌ها به‌طورمعمول بر اساس عنصر ماتریس غالب خود طبقه‌بندی می‌شوند. نیکل، کبالت یا آهن و آن‌ها حاوی عناصر آلیاژی متعددی ازجمله فلزات نسوز (Nb، Mo، W، Ta)، کروم و تیتانیوم هستند. آن‌ها مقاومت مکانیکی بالا، مقاومت در برابر خزش و مقاومت در برابر خوردگی، به‌ویژه در دماهای بالا را نشان می‌دهند. این خواص تولید آن‌ها را با چالش بیشتری نسبت به سایر آلیاژها روبرو می‌کند، اما برای اجزای سازنده صنایعی مانند هوا و فضا نیز بسیار مهم است. در ادامه این مقاله از آهن رسان مرجع قیمت آهن امروز در مورد سوپر آلیاژها، خواص و کاربرد آنها اطلاعات مفیدی را در اختیار شما قرار می دهیم.

در اینجا، شما در مورد این موضوعات می‌خوانید:

• خواص سوپر آلیاژها
• نمونه‌هایی از سوپر آلیاژها رایج
• ترکیب سوپر آلیاژها
• فرآوری سوپر آلیاژها
• روندهای آتی سوپر آلیاژها

  ویژگی های سوپر آلیاژها

آلیاژهای برای استفاده در کاربردهای با درجه حرارت بالا در نظر گرفته‌شده‌اند، به این معنی که آن‌ها باید شکل خود را در دمای بالا نزدیک به نقطه ذوب (بالای ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد یا ۱۲۰۰ درجه فارنهایت) حفظ کنند. برای استعلام فوری قیمت نبشی کلیک کنید. هنگامی‌که با عناصر خاصی آلیاژ می‌شود، در دمای شدید سوپر آلیاژ می‌توانند مقاومت، پایداری و مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون بالا را حفظ کنند.

سوپر آلیاژهای به سه دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شوند.

سوپر آلیاژها بر پایه نیکل

• قدرت بالا
• مقاومت حرارتی بالا
• مقاومت در برابر خوردگی بالا
• قابلیت ماشین‌کاری
• شکل حافظه
• ضریب کم انبساط حرارتی

سوپر آلیاژهای بر پایه کوبالت

• نقطه ذوب بالاتر در مقایسه با آلیاژهای پایه نیکل یا آهن
• مقاومت برتر در برابر خوردگی گرم در مقایسه با آلیاژهای پایه نیکل یا آهن
• مقاومت در برابر فرسودگی حرارتی و قابلیت جوش‌پذیری بالاتر در مقایسه با آلیاژهای پایه نیکل

سوپر آلیاژها بر پایه آهن

• مقاومت بالا در دمای اتاق
• مقاومت بالا در برابر خزش، اکسیداسیون، خوردگی و سایش

از میان این سه دسته، آلیاژهای پایه نیکل بیشترین کاربرد را دارند، خصوصاً در صنعت هوافضا. املاح اساسی در آلیاژهای پایه نیکل آلومینیوم (Al) و تیتانیوم با غلظت کمتر از ۱۰ وات است. ٪ این اجازه می‌دهد تا یک ریزساختار تعادلی دو فازی تشکیل شود که از فازهایی تشکیل‌شده است که به‌عنوان گاما (γ) و گاما-پریم (γ ’) شناخته می‌شوند. ماتریس فوق آلیاژها از فاز γ تشکیل‌شده است، درحالی‌که سخت شدن اولیه آن‌ها نتیجه فاز γ است. استحکام در دمای بالا و همچنین سایر خصوصیات مکانیکی سوپر آلیاژها نیز نتیجه وجود فاز γ است. همانطور که می بینید سوپر آلیاژها، خواص و کاربرد آنها بسیار زیاد است.

مثال‌هایی از سوپر آلیاژها

خواص دمای بالا سوپر آلیاژ با آلیاژ عنصر ماتریس (Ni، Co یا Fe) با عناصر مختلف دیگر مانند کروم (Cr)، تیتانیوم (Ti)، آلومینیوم (Al)، بور (B) و آهن () Fe در برخی موارد، فلزات نسوز مانند مولیبدن (Mo)، کبالت (Co)، نیوبیوم (Nb)، زیرکونیوم (Zr) و غیره اضافه می شوند. ترکیب برخی از متداول‌ترین فوق آلیاژها در جدول زیر ارائه‌شده است.

پردازش سوپر آلیاژها

سوپر آلیاژ معمولاً از طریق دو روش جداگانه پردازش می‌شوند. ریخته‌گری و متالورژی پودر.

قالب گذاری یا ریخته گری:

این فرآیند که به‌عنوان ریخته‌گری واکسی نیز شناخته می‌شود، از مدل‌های موم یا ماکت برای ایجاد پوشش برای فلزات مذاب استفاده می‌کند و عمدتاً برای اشکال پیچیده استفاده می‌شود. این اولین روش بهبود روش‌های نورد سرد قبلاً رایج بود.

ذوب القایی خلا(VIM):

این یک روش ذوب استاندارد است که در آن مواد فلزی خام در خلأ با استفاده از جریان‌های الکتریکی ذوب می‌شوند. این یک پیشرفت در قالب ریخته‌گری است زیرا کنترل بیشتری بر ترکیب شیمیایی ارائه می‌دهد.

ذوب ثانوی:

در برخی از برنامه‌ها، VIM می‌تواند اجز سرامیکی را در مواد مؤثر بر خواص فرسودگی به‌جا بگذارد. ذوب ثانویه یک فرآیند ذوب است که باعث همگنی شیمیایی می‌شود و پس از فرآیند VIM اعمال می‌شود. این باعث همگنی شیمیایی و کاهش مشکلات مرتبط با روند اولیه می‌شود.

تبدیل‌شدن:

این فرآیند که به‌عنوان تبدیل قالب نیز شناخته می‌شود، شامل چندین مرحله تغییر شکل حرارتی – مکانیکی است تا قالب‌های فوق آلیاژی تولیدشده توسط ذوب ثانویه را برای کاربردهای مکانیکی مناسب سازد.

انجماد جهت‌دار:

در این روش، به آلیاژ اجازه داده می‌شود تا از طریق وجود یک شیب حرارتی، روی یک سطح با درجه حرارت کم هسته شود. این مقاومت در برابر خزش را در طول جهت دانه بیشتر می‌کند.

متالورژی پودر:

این یک گروه از فرایندهای تولید آلیاژهای مورداستفاده در کاربردهای فرسودگی بحرانی است و شامل تشکیل سوپرالیاژها از مخلوط پودرهای فلزی است. می‌توان با استفاده از فشار شیمیایی جهت اتصال این پودرهای فلزی، قطعات پخت را به قطعات تبدیل کرد اکنون همچنین می‌توان برای ساخت قطعات از پودرهای سوپر آلیاژ از مدل سه‌بعدی از تولید افزودنی که به چاپ سه‌بعدی نیز معروف است، استفاده کرد.

رشد کریستال منفرد:

این یک‌روند آهسته است که در آن یک جزسوپر آلیاژ تک بلوره‌ای از یک ‌دانه بلور رشد می‌کند.

کاربردهای سوپر آلیاژها

آلیاژهای کاربردهای بسیاری دارند. این‌ها عمدتاً شامل اجزای هواپیما، تجهیزات کارخانه شیمیایی و تجهیزات پتروشیمی است. جدول زیر برخی از کاربردهای فوق آلیاژها را نشان می‌دهد.

اجزای توربین گاز هواپیما اجزای قدرتی هسته‌ای محصولات شیمیایی دیسک، پیچ و مهره، شافت، موارد، تیغه‌ها و پره‌ها کامپوزر پس سوز مکانیزم های کنترل میله کنترل سوپاپ فنر کانال‌کشی پیچ و مهره، شیرآلات رگه‌ای واکنش فنر کانال‌کشی اجزای نیروگاه برای توربین‌های بخار محصولات فرآوری فلز اجزای پزشکی پیچ و مهره‌ها ابزارهای داغ تشکیل‌دهنده اجزای دندانپزشکی پروستات اجزای خودرو اجزای هوافضا تجهیزات عملیات حرارتی شارژرهای توربین‌محور دریچه‌های خروجی پوسته‌هایی که از نظر آیرودینامیکی گرم می‌شوند قطعات موتور موشک سینی و وسایل تسمه نقاله

روندهای آینده سوپر آلیاژها

تقاضا برای سوپر آلیاژها به‌طور مداوم در حال افزایش است که اساساً توسط صنایع هوافضا هدایت می‌شود. چالش آن هزینه بالای تولید قطعات منحصربه‌فرد و پیچیده است. این امر تا حدی با ساخت قطعات پیچیده با استفاده از ساخت مواد افزودنی برآورده می‌شود. برایث دیدن ویدئوهای جذاب کانال یوتیوب آهن رسان را دنبال کنید.

یکی دیگر از موارد جالب‌توجه در تحقیقات فوق آلیاژ، سنتز نانو ذرات است. این کار از طریق فرایند رادیولیز انجام شده است، یک روش تابشی که در آن ساختار مولکولی مواد شکسته شده و نانو ذرات تشکیل می‌شود. این روش یک روش انعطاف‌پذیر و همه‌کاره برای تولید مقادیر زیادی از نانو ذرات سوپر آلیاژ است که به‌راحتی با روش‌های دیگر ایجاد نمی‌شود. در این مقاله در مورد سوپر آلیاژها، خواص و کاربرد آنها صحبت کردیم. منتظر نظرات شما هستیم. همچنین می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر درمورد قیمت ورق، قیمت میلگرد و سایر محصولات با ما در ارتباط باشید.