مقاله خواص و مقاومت سوپرآلیاژها رشته متالوژی

در انجماد سوپرآلیاژها، همانند سایر فلزات قوانین نمودار فازی  متالوژی سوپر آلیاژ در دمای بالا حاکم است. کینتیک فرآیند انجماد تعیین کننده ریز ساختاری است که تشکیل می‌شود. به هنگام انجماد ابتدا یک آلیاژ رقیق از عنصر محلول تشکیل می‌شود و معمولاً پس از آن با انجماد دندریتی در جهتی که شیب حرارتی و غلظتی وجود دارد، رشد می‌کند. اکثر سوپرآلیاژها را به سختی می‌توان مشابه آلیاژهای معمولی مانند مس، آلومینیوم یا فولاد تحت شرایط کنترل شده، منجمد کرد. وقتی که سرعت انجماد کند باشد، عنصر محلول پس زده شده از دندریت‌های اولیه می‌تواند کانال‌های پیوسته غنی از عنصر محلول تشکیل دهد. پس از انجماد غلظت عنصر محلول در این کانال‌ها به قدری بالاست، که توسط عملیات حرارتی بعدی نمی‌توان آنها را حل نمود و حذف کرد و در واقع عیب‌های سخت پیوسته‌ای با عنوان مغزه باقی می‌ماند.

نورد:

سوپرآلیاژها به ویژه سوپرآلیاژهای نیکل مشکل‌ترین مواد برای نورد کردن هستند. نورد اولیه این مواد معمولاً در دمایی نزدیک به نقطه ذوب انجام می‌شود و بسیاری از نوردهای خشن طوری طراحی شده‌اند که تنش زیادی در طی کارگرم به این آلیاژها اعمال می‌شود. سوپرآلیاژهای مقاله سوپر آلیاژها در دمای بالا رشته متالوژی پایه نیکل دارای محدوده دمایی کارگرم کوچکی هستند. محصولات نورد شامل میله، ورق و اشکال هستند. زمانی از میله‌ها برای پره‌های هوای ناحیه داغ توربین‌های گاز استفاده می‌شد. به عنوان مثال آلیاژ U-700 در شکل کار شده برای بعضی از قطعات استفاده شده است. شکل دادن با نورد یا آهنگری آلیاژها در تولید تیغه‌ها به کار گرفته شده است. بعضی از آلیاژهای استحکام بالا مانند B-1910 (نوع کار شده- B-1900) به طور موفقی به صورت تیغه‌ها به کار برده شدند، اما بعداً از آنها به صورت ریخته در پره‌های هوا توربین پر فشار استفاده شد.ورق‌ها و محصولات نیمه تمام دیگر مانند مقاطع گرد، چهارگوش و میله‌های شکل دار به وسیله نورد متالوژی  تولید شده‌اند. چندبار حرارت دادن و آماده سازی سطح ممکن است نیاز باشد. محصولات به شکل ورق استفاده‌هایی در توربین‌های گاز پیدا کرده‌اند که در آنها به شکل‌پذیری و مقاومت اکسیداسیون دما بالا و استحکام نیاز است. به ویژه محصولات ورق سوپرآلیاژهای کبالت و نیکل برای مشعل توربین‌های گاز عالی هستند. بعضی از آلیاژها مانند Hastelloy X, HA-188, C-263 و IN-617 در طول سالیان گذشته به کار گرفته شده‌اند.

متالوژی
متالوژی

آهنگری محصول نیمه تمام آلیاژ IN-718 د رمتالوژی سوپر آلیاژ:

آلیاژ IN-718 یک سوپرآلیاژ پایه نیکل استحکام بالا است که در دماهای متوسط استفاده می‌شود. همان‌طور که قبلاً گفته شد، این آلیاژ پرکاربردترین سوپرآلیاژ است و استفاده‌هایی در توربین‌های گاز هواپیماهای نظامی و تجاری، توربین‌های گاز زمینی و قطعات موتورهای شاتلهای فضایی دارد.عموماً ریز ساختار ریخته همگن‌سازی شده شامل دانه‌های خیلی درشت است که باید به ساختار دانه ریز یکنواخت شکسته شود. آهنگری محصول نیمه تمام فرآیندی است ه روی وجوه شمش چهار گوش انجام گرفته و در طول شمش چند بار پرس کوتاه صورت می‌گیرد تا کرنش مورد نیاز به آن اعمال شود. در هر بار پرس، قطر شمش به طور موضعی کاهش می‌یابد.در مقاطع بزرگ شمش‌های امروزی که در حدود cm2 1935 یا بیشتر است، به سختی می‌توان در هر بار پرس کوتاه کرنش لازم را در شمش بوجود آورد. وقتی که کل طول شمش تحت کار قرار گرفت، فرآیند باید دوباره تکرار شود و این کار تا رسیدن به اندازه نهایی و ساختار ریز دانه انجام می‌شود. بنابراین همانگونه که قبلاً اشاره شد، آهنگری محصول نیمه تمام آلیاژ IN- 718 با آهنگری فشاری متالوژی شروع شده و با گرم کردن مجدد برای مرحله بعد آهنگری خاتمه می‌یابد. دمای کوره برای آهنگری محصول نیمه تمام با کاهش اندازه مقطع تغییر می‌کند. ابتدا کوره در دمای oC1121 قرار داده می‌شود، ولی با کاهش سطح مقطع، دمای کوره تا زیر دمای انحلال فاز که تقریباً oC1010 است، پایین آورده می‌شود. این کاهش دما اجازه می‌دهد که فازهای کروی در مرز دانه‌ها شکل بگیرد و از رشد دانه‌ها در طی عملیات آهنگری محصول نیمه تمام جلوگیری کند. عملیات آهنگری محصول نیمه تمام نهایی، گرد کردن لبه‌های محصول آهنگری متالوژی  شده و ماشین‌کاری (پوسته کنی) محصول نیمه تمام برای تولید شکل مناسب جهت‌ بازرسی با امواج فراصوت است.

آهنگری محصول نیمه تمام  در متالوژی:

تبدیل شکل چند مرحله‌ای شمش‌ها، به سطح مقطع‌های کوچکتر یا با طول بیشتر آهنگری محصول نیمه تمام نامیده می‌شود. آهنگی محصول نیمه تمام در برگیرنده کارگرم بر روی شمش با پرس‌های آهنگری بزرگ است (نورد ممکن است برای همان کار استفاده شود ولی در اصطلاح فنی به آن نرود شمشه گفته می‌شود). هدف عملیات آهنگری محصول نیمه تمام خرد کردن ریز ساختار ریخته به وسیله کار و حرارت دادن چند مرحله‌ای ماده می‌باشد. فرآیند آهنگری محصول نیمه تمام ساختار دانه را ریز می‌کند. در سال‌های اخیر نیاز به افزایش قابلیت بازرسی شمشال‌ها و میله‌ها موجب شده که کنترل اندازه دانه در شمش و شمشال صورت گیرد. برای عملیات نورد یا آهنگری بعدی گفته شده است که آهنگری محصول نیمه تمام با فرآیندهای آهنگری شعاعی مانند آهنگری دوار شباهت‌هایی دارد، ولی شمش‌های آهنگری محصول نیمه تمام با شمش‌های آهنگری شعاعی تفاوت دارند.

جدایش مثبت:

در آلیاژهایی که دارای مایع بین دندریتی با چگالی بالا در متالوژی هستند، مایع دارای چگالی بالا تمایل دارد، به طرف مرکز شمش جریان یابد. در صورتی که کانال‌ها تشکیل نشده باشند، حوضچه مذاب غنی از عنصر محلول تشکیل خواهد شد. این نواحی ممکن است در سطح گسترده‌ای از شمش تشکیل شده باشند و توسط آلیاژ نرمال از یکدیگر جدا شوند. به دلیل عوامل زیادی که در انجماد ESR موثر هستند، دلایل هر جدایش روشن نشده است. طبیعت و اثرات این نواحی بر روی خواص سوپرآلیاژ تا کنون گزارش نشده است.

نقاط سفید منفرد در متالوژی سوپر آلیاز:

در شرایط ایده آل قوس یکنواختی روی سطح حوضچه مذاب پخش می‌شود (قوس نفوذی)، ولی ورود ذرات یونی رسانا به داخل مذاب یا افزایش مقاومت سیستم (طول قوس) باعث متمرکز شدن موضعی قوس می‌شود (قوس فشرده متالوژی). قوس فشرده در یک محل از سطح حوضچه مذاب می‌اندازد. پوسته کنده شده در اثر چگالی خود در حوضچه ته‌نشین می‌شود. این پوسته‌ها به خاطر دمای ذوب بالایی که دارند نمی‌توانند چگالی خود در حوضچه ته‌نشین می‌شود. این پوسته‌ها به خاطر دمای ذوب بالایی که دارند نمی‌توانند به سرعت ذوب شوند و در نهایت به صورت حل نشده در داخل شمش به صورت نواحی فقیر از عنصر محلول و دارای آلیاژ کسید و نیترید زیاد باقی می‌مانند. به این نقاط در اصطلاح نقاط سفید آلوده گفته می‌شود. ولی بهتر است به آنها نقاط سفید منفرد گفته شود، زیرا از نظر ظاهری دارای ساختار منفک از ساختار شمش هستند. چنانچه ناحیه کناره شمش فاقد اکسید و نیترید باشد، در صورت کنده شدن ذراتی از آن و وارد شدن به حوضچه مذاب، به عیب بوجود آمده، نقاط سفید آلوده گفته نمی‌شود.

تشریح فرآیند EAF/AOD:

همان گونه که از نام فرآیند بر می‌آید این روش شامل دو نوع تجهیزات است: یک کوره قوس الکتریکی متالوژی(EAF) و یک تانک کربن‌زدایی با آرگن و اکسیژن بار که در کوره EAF قرار داده می‌شود.توان الکتریکی کوره قوس الکتریکی از طریق الکترودهای بزرگ گرافیتی که در سقف کوره قرار دارد، به بار منتقل می‌شود. در شروع عملیات ذوب، الکترود به داخل بار فرو می‌رود، تا جریان الکتریکی از بار عبور کرده و به کف کوره برسد. سپس الکترودها به تدریج بیرون کشیده می‌شوند تا یک قوس پایدار بین بار و الکترود برقرار شود. این قوس توان لازم برای ذوب بار را تامین می‌کند.پس از ذوب شدن بار آهک (CaO) اضافه می‌شود، تا با ایجاد سرباره، گوگردمذاب را کاهش دهد. علاوه بر این اکسیژن با لوله‌های مخصوص با فشار در زیر سطح مذاب دمیده می‌شود. واکنش اکسیژن با کربن، سیلسیم و آلومینیوم، این عناصر را اکسید کرده و به سرباره منتقل می‌کند و گرمای ایجاد شده از این واکنش‌های گرمازا دمای مذاب را در حد مطلوب نگه می‌دارد. حذف عناصر ناخواسته از مذاب مرحله احیاء مذاب نامیده می‌شود. ذکر این نکته در مورد فرآیند EAF ضروری است که پس از ایجاد مذاب حرارت لازم برای ادامه فرآیند توسط واکنش‌های گرمازا تامین می‌شود، نه توسط انرژی‌های خارجی. چنانچه لازم باشد، با افزودن قراضه به ذوب دمای آن را کاهش می‌دهند.

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

  • معرفی و به کار گیری سوپر آلیاژها
  • فلزات با استحکام در دمای بالا
  • اصول متالوژی سوپر آلیاژها
  • انتخاب سوپر آلیاژها
  • متالورژی سوپرآلیاژها
  • مروری بر ذوب القایی در خلاء
  • تبدیل شمش و محصولات نورد
  • محصولات ذوب سه مرحله‌ای
  • عیوب ناشی از ذوب در ESR
  • عملیات ذوب مجدد با سربار الکتریکی (ESR)
  • عملیات ذوب مجدد در خلاء با قوس الکتریکی
  • کیفیت الکترود
  • عملیات کوره قوس الکتریکی/ کربن زدایی با اکسیژن و آرگن (EAF/AOD)
  • مروری بر کوره قوس الکتریکی/ کربن‌زدایی با اکسیژن و آرگن در متالوژی سوپر آلیاژها در دمای بالا
  • انجماد سوپرآلیاژا در متالوژی
  • مروری 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 سوپرآلیاژها رشته متالوژی:
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
100,000RIAL – اضافه‌کردن به سبدخرید
تعداد صفحه: 122
قالب: فایل word

پاسخ دهید

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