مقاله خواص و مقاومت سوپرآلياژها رشته متالوژی

در انجماد سوپرآلياژها، همانند ساير فلزات قوانين نمودار فازي  متالوژی سوپر آلیاژ در دمای بالا حاكم است. كينتيك فرآيند انجماد تعيين كننده ريز ساختاري است كه تشكيل مي‌شود. به هنگام انجماد ابتدا يك آلياژ رقيق از عنصر محلول تشكيل مي‌شود و معمولاً پس از آن با انجماد دندريتي در جهتي كه شيب حرارتي و غلظتي وجود دارد، رشد مي‌كند. اكثر سوپرآلياژها را به سختي مي‌توان مشابه آلياژهاي معمولي مانند مس، آلومينيوم يا فولاد تحت شرايط كنترل شده، منجمد كرد. وقتي كه سرعت انجماد كند باشد، عنصر محلول پس زده شده از دندريت‌هاي اوليه مي‌تواند كانال‌هاي پيوسته غني از عنصر محلول تشكيل دهد. پس از انجماد غلظت عنصر محلول در اين كانال‌ها به قدري بالاست، كه توسط عمليات حرارتي بعدي نمي‌توان آنها را حل نمود و حذف كرد و در واقع عيب‌هاي سخت پيوسته‌اي با عنوان مغزه باقي مي‌ماند.

نورد:

سوپرآلياژها به ويژه سوپرآلياژهاي نيكل مشكل‌ترين مواد براي نورد كردن هستند. نورد اوليه اين مواد معمولاً در دمايي نزديك به نقطه ذوب انجام مي‌شود و بسياري از نوردهاي خشن طوري طراحي شده‌اند كه تنش زيادي در طي كارگرم به اين آلياژها اعمال مي‌شود. سوپرآلياژهاي مقاله سوپر آلياژها در دمای بالا رشته متالوژی پايه نيكل داراي محدوده دمايي كارگرم كوچكي هستند. محصولات نورد شامل ميله، ورق و اشكال هستند. زماني از ميله‌ها براي پره‌هاي هواي ناحيه داغ توربين‌هاي گاز استفاده مي‌شد. به عنوان مثال آلياژ U-700 در شكل كار شده براي بعضي از قطعات استفاده شده است. شكل دادن با نورد يا آهنگري آلياژها در توليد تيغه‌ها به كار گرفته شده است. بعضي از آلياژهاي استحكام بالا مانند B-1910 (نوع كار شده- B-1900) به طور موفقي به صورت تيغه‌ها به كار برده شدند، اما بعداً از آنها به صورت ريخته در پره‌هاي هوا توربين پر فشار استفاده شد.ورق‌ها و محصولات نيمه تمام ديگر مانند مقاطع گرد، چهارگوش و ميله‌هاي شكل دار به وسيله نورد متالوژی  توليد شده‌اند. چندبار حرارت دادن و آماده سازي سطح ممكن است نياز باشد. محصولات به شكل ورق استفاده‌هايي در توربين‌هاي گاز پيدا كرده‌اند كه در آنها به شكل‌پذيري و مقاومت اكسيداسيون دما بالا و استحكام نياز است. به ويژه محصولات ورق سوپرآلياژهاي كبالت و نيكل براي مشعل توربين‌هاي گاز عالي هستند. بعضي از آلياژها مانند Hastelloy X, HA-188, C-263 و IN-617 در طول ساليان گذشته به كار گرفته شده‌اند.

متالوژی
متالوژی

آهنگري محصول نيمه تمام آلياژ IN-718 د رمتالوژی سوپر آلیاژ:

آلياژ IN-718 يك سوپرآلياژ پايه نيكل استحكام بالا است كه در دماهاي متوسط استفاده مي‌شود. همان‌طور كه قبلاً گفته شد، اين آلياژ پركاربردترين سوپرآلياژ است و استفاده‌هايي در توربين‌هاي گاز هواپيماهاي نظامي و تجاري، توربين‌هاي گاز زميني و قطعات موتورهاي شاتلهاي فضايي دارد.عموماً ريز ساختار ريخته همگن‌سازي شده شامل دانه‌هاي خيلي درشت است كه بايد به ساختار دانه ريز يكنواخت شكسته شود. آهنگري محصول نيمه تمام فرآيندي است ه روي وجوه شمش چهار گوش انجام گرفته و در طول شمش چند بار پرس كوتاه صورت مي‌گيرد تا كرنش مورد نياز به آن اعمال شود. در هر بار پرس، قطر شمش به طور موضعي كاهش مي‌يابد.در مقاطع بزرگ شمش‌هاي امروزي كه در حدود cm2 1935 يا بيشتر است، به سختي مي‌توان در هر بار پرس كوتاه كرنش لازم را در شمش بوجود آورد. وقتي كه كل طول شمش تحت كار قرار گرفت، فرآيند بايد دوباره تكرار شود و اين كار تا رسيدن به اندازه نهايي و ساختار ريز دانه انجام مي‌شود. بنابراين همانگونه كه قبلاً اشاره شد، آهنگري محصول نيمه تمام آلياژ IN- 718 با آهنگري فشاري متالوژی شروع شده و با گرم كردن مجدد براي مرحله بعد آهنگري خاتمه مي‌يابد. دماي كوره براي آهنگري محصول نيمه تمام با كاهش اندازه مقطع تغيير مي‌كند. ابتدا كوره در دماي oC1121 قرار داده مي‌شود، ولي با كاهش سطح مقطع، دماي كوره تا زير دماي انحلال فاز كه تقريباً oC1010 است، پايين آورده مي‌شود. اين كاهش دما اجازه مي‌دهد كه فازهاي كروي در مرز دانه‌ها شكل بگيرد و از رشد دانه‌ها در طي عمليات آهنگري محصول نيمه تمام جلوگيري كند. عمليات آهنگري محصول نيمه تمام نهايي، گرد كردن لبه‌هاي محصول آهنگري متالوژی  شده و ماشين‌كاري (پوسته كني) محصول نيمه تمام براي توليد شكل مناسب جهت‌ بازرسي با امواج فراصوت است.

آهنگري محصول نيمه تمام  در متالوژی:

تبديل شكل چند مرحله‌اي شمش‌ها، به سطح مقطع‌هاي كوچكتر يا با طول بيشتر آهنگري محصول نيمه تمام ناميده مي‌شود. آهنگي محصول نيمه تمام در برگيرنده كارگرم بر روي شمش با پرس‌هاي آهنگري بزرگ است (نورد ممكن است براي همان كار استفاده شود ولي در اصطلاح فني به آن نرود شمشه گفته مي‌شود). هدف عمليات آهنگري محصول نيمه تمام خرد كردن ريز ساختار ريخته به وسيله كار و حرارت دادن چند مرحله‌اي ماده مي‌باشد. فرآيند آهنگري محصول نيمه تمام ساختار دانه را ريز مي‌كند. در سال‌هاي اخير نياز به افزايش قابليت بازرسي شمشال‌ها و ميله‌ها موجب شده كه كنترل اندازه دانه در شمش و شمشال صورت گيرد. براي عمليات نورد يا آهنگري بعدي گفته شده است كه آهنگري محصول نيمه تمام با فرآيندهاي آهنگري شعاعي مانند آهنگري دوار شباهت‌هايي دارد، ولي شمش‌هاي آهنگري محصول نيمه تمام با شمش‌هاي آهنگري شعاعي تفاوت دارند.

جدايش مثبت:

در آلياژهايي كه داراي مايع بين دندريتي با چگالي بالا در متالوژی هستند، مايع داراي چگالي بالا تمايل دارد، به طرف مركز شمش جريان يابد. در صورتي كه كانال‌ها تشكيل نشده باشند، حوضچه مذاب غني از عنصر محلول تشكيل خواهد شد. اين نواحي ممكن است در سطح گسترده‌اي از شمش تشكيل شده باشند و توسط آلياژ نرمال از يكديگر جدا شوند. به دليل عوامل زيادي كه در انجماد ESR موثر هستند، دلايل هر جدايش روشن نشده است. طبيعت و اثرات اين نواحي بر روي خواص سوپرآلياژ تا كنون گزارش نشده است.

نقاط سفيد منفرد در متالوژی سوپر آلیاز:

در شرايط ايده آل قوس يكنواختي روي سطح حوضچه مذاب پخش مي‌شود (قوس نفوذي)، ولي ورود ذرات يوني رسانا به داخل مذاب يا افزايش مقاومت سيستم (طول قوس) باعث متمركز شدن موضعي قوس مي‌شود (قوس فشرده متالوژی). قوس فشرده در يك محل از سطح حوضچه مذاب مي‌اندازد. پوسته كنده شده در اثر چگالي خود در حوضچه ته‌نشين مي‌شود. اين پوسته‌ها به خاطر دماي ذوب بالايي كه دارند نمي‌توانند چگالي خود در حوضچه ته‌نشين مي‌شود. اين پوسته‌ها به خاطر دماي ذوب بالايي كه دارند نمي‌توانند به سرعت ذوب شوند و در نهايت به صورت حل نشده در داخل شمش به صورت نواحي فقير از عنصر محلول و داراي آلياژ كسيد و نيتريد زياد باقي مي‌مانند. به اين نقاط در اصطلاح نقاط سفيد آلوده گفته مي‌شود. ولي بهتر است به آنها نقاط سفيد منفرد گفته شود، زيرا از نظر ظاهري داراي ساختار منفك از ساختار شمش هستند. چنانچه ناحيه كناره شمش فاقد اكسيد و نيتريد باشد، در صورت كنده شدن ذراتي از آن و وارد شدن به حوضچه مذاب، به عيب بوجود آمده، نقاط سفيد آلوده گفته نمي‌شود.

تشريح فرآيند EAF/AOD:

همان گونه كه از نام فرآيند بر مي‌آيد اين روش شامل دو نوع تجهيزات است: يك كوره قوس الكتريكي متالوژی(EAF) و يك تانك كربن‌زدايي با آرگن و اكسيژن بار كه در كوره EAF قرار داده مي‌شود.توان الكتريكي كوره قوس الكتريكي از طريق الكترودهاي بزرگ گرافيتي كه در سقف كوره قرار دارد، به بار منتقل مي‌شود. در شروع عمليات ذوب، الكترود به داخل بار فرو مي‌رود، تا جريان الكتريكي از بار عبور كرده و به كف كوره برسد. سپس الكترودها به تدريج بيرون كشيده مي‌شوند تا يك قوس پايدار بين بار و الكترود برقرار شود. اين قوس توان لازم براي ذوب بار را تامين مي‌كند.پس از ذوب شدن بار آهك (CaO) اضافه مي‌شود، تا با ايجاد سرباره، گوگردمذاب را كاهش دهد. علاوه بر اين اكسيژن با لوله‌هاي مخصوص با فشار در زير سطح مذاب دميده مي‌شود. واكنش اكسيژن با كربن، سيلسيم و آلومينيوم، اين عناصر را اكسيد كرده و به سرباره منتقل مي‌كند و گرماي ايجاد شده از اين واكنش‌هاي گرمازا دماي مذاب را در حد مطلوب نگه مي‌دارد. حذف عناصر ناخواسته از مذاب مرحله احياء مذاب ناميده مي‌شود. ذكر اين نكته در مورد فرآيند EAF ضروري است كه پس از ايجاد مذاب حرارت لازم براي ادامه فرآيند توسط واكنش‌هاي گرمازا تامين مي‌شود، نه توسط انرژي‌هاي خارجي. چنانچه لازم باشد، با افزودن قراضه به ذوب دماي آن را كاهش مي‌دهند.

عناوینی دیگر از مقاله سوپر آلياژها در دمای بالا رشته متالوژی:

  • معرفي و به كار گيري سوپر آلياژها
  • فلزات با استحكام در دماي بالا
  • اصول متالوژی سوپر آلياژها
  • انتخاب سوپر آلياژها
  • متالورژي سوپرآلياژها
  • مروري بر ذوب القايي در خلاء
  • تبديل شمش و محصولات نورد
  • محصولات ذوب سه مرحله‌اي
  • عيوب ناشي از ذوب در ESR
  • عمليات ذوب مجدد با سربار الكتريكي (ESR)
  • عمليات ذوب مجدد در خلاء با قوس الكتريكي
  • كيفيت الكترود
  • عمليات كوره قوس الكتريكي/ كربن زدايي با اكسيژن و آرگن (EAF/AOD)
  • مروري بر كوره قوس الكتريكي/ كربن‌زدايي با اكسيژن و آرگن در متالوژی سوپر آلياژها در دمای بالا
  • انجماد سوپرآلياژا در متالوژی
  • مروري بر ذوب مجدد
  • بررسی ذوب و تبدیل سوپر آلیاژ متالوژی
مطلب بالا چکیده‌ای از تحقیق و پژوهش اصلی میباشد جهت تهیه نسخه کامل آن از باکس زیر اقدام به خرید و دانلود نمایید
لینک خرید پژوهش مقاله خواص و مقاومت سوپرآلياژها رشته متالوژی:
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
تعداد صفحه: 122
قالب: فایل word

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *