مشخصات این فایل
عنوان: سوپر آلیاژ ها
فرمت فایل: word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 83
این مقاله درمورد سوپر آلیاژ ها می باشد.
بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله سوپر آلیاژ ها
- کانی های نیکل:
نیکل در طبیعت به طور خالص یافت نمی شود برخی کانیهای نیکل دار موجود در معادن نیکل نسبتاً کمیاب هستند و از این میان فقط پنتلاندیت، گارنیریت و لیمونیت نیکل دار اهمیت اقتصادی دارند. واژه گارنیریت را معمولاً به مخلوطی از سیلیکاتهای نیکل دار با میزان متفاوتی از نیکل اطلاق می کنند و می تواند مخلوط کلوئیدی از سیلیس و هیدروکسید نیکل باشد. لیمونیت نیکل دار واژه ای است که برای تعریف اکسیدهای آهن نیکل دار اندکی متبلور شده بکار می رود که مهمترین جزء آنها گوتیت (Feo.OH-a) است.
پیروتیت جزء کانیهای نیکل بحساب نمی آید، چون که یک سولفید آهن است و نیکل در ترکیب و ساختمان آن جایکاه مهمی را بخود اختصاص نمی دهد. ترکیب پیروتیت کانسارهای مختلف از Fes تا Fe7S8 تغییر می‌کند. مقدار کمی نیکل میتواند جانشین آهن شود و در نتیجه برخی پپروتیت ها را نیکل دار می‌کند (بدون در نظر گرفتن ذرات احتمالی پنتلاندیت که ممکن است در بلور وجود داشته باشند.....(ادامه دارد)
سوپر آلیاژهای تک کریستالی انجماد جهت دار
به منظور توسعه توربین های گازی مصرفی در هواپیماها و افزایش دماهای کاری و کارآیی موتورها، به طور مداوم روش های تولید سوپر آلیاژها در حال بهبود است.
قسمت های بحرانی توربین ها معمولاً شامل پره های تحت فشار بالا، هواکش ها و دیسک ها می باشند. در طول 15 سال گذشته تحقیقات بسیاری در زمینه افزایش راندمان توربین ها صورت گرفته است و عمده این تحقیقات بر امکان افزایش دمای ورودی، فشار کاری و کاهش هزینه های تولید استوار بوده است. توسعه فرایند انجماد جهت دار به منظور تولید تک کریستالی های ریختگی سبب شده تا بتوان از این طریق پره های توربین را با دانه های جهت دار در راستای اعمال تنش تولید نمود و به این ترتیب علاوه بر خواص پایدار حرارتی، استحکام خستگی، استحکام خزشی و انعطاف‌پذیری نیز افزایش یابند.
با توسعه این تکنولوژی، امروزه در توربین های مصرفی در نیروگاه های برق نیز از قطعات تک کریستال از جنس سوپرآلیاژها استفاده به عمل می آید.
در سال های اخیر شرکت هواپیمایی PWA یکی از پیشگامان تولید سوپرآلیاژها میباشد و تولید آلیاژهای PWA 1480 به صورت تک کریستال توسط این شرکت، سبب افزایش عمرکاری هواپیمای جنگی F-100 گردیده است.
تقسیم بندی سوپرآلیاژها بر حسب ترکیب شیمیایی....(ادامه دارد)
- تأثیر عناصر آلیاژ بر خوردگی داغ و اکسیداسیون:
در دمای بالا مقاومت به اکسیداسیون سوپرآلیاژها وابسته به تشکیل لایه های محافظ و می باشد.
بنابراین آلیاژهای پایه نیکل بایستی هر دو عنصر Cr و Al را تا حد امکان و تا جائی که بر روی استحکام تأثیر نگذارد، دارا باشد. بعنوان مثال هاستلوی یکی از آلیاژهای مهم مقاوم در برابر اکسیداسیون و خوردگی می باشد که در حدود Cr%22 و Mo%9 و Fe%18.5 دارد ولی پس از در معرض قرار گرفتن در سرویس تحت عملیات انحلال قرار گرفته و رسوبات کاربیدی در آن ایجاد می شود که در مقایسه با سوپرآلیاژهای حاوی رسوبات استحکام دهنده و ضعیفتر است.
بخاطر کاهش استحکام دمای بالای توسط Cr، سوپرآلیاژهای جدید دارای Cr کمتری هستند. کاهش استحکام دمای بالای قبلاً در شکل آورده شده است بنابراین مقدار Cr از %20 به حدود %90 در سوپرآلیاژهای جدید کاهش یافته است. برای جبران مقاومت به خوردگی از پوشش دادن استفاده می شود. باید توجه نمود که لایه اکسیدی در دمای بالاتر به تجزیه شده که اکسیدی ضعیف و قدرت حفاظت کنندگی کمی دارد. جهت کاهش مشکلات احتمالی ایجاد در دماهای خیلی بالا مقدار Al در آلیاژ را زیاد کرده بطوریکه این مقدار می تواند اولیه بنماید. البته باید توجه نمود که لایه در مقایسه با در شرایط سولفیداسیون کمتر قدرت حفاظت کنندگی دارد که بهمین دلیل ضرورت عملیات پوشش در پره‌های توربین گازی را مشخص می کند.....(ادامه دارد)
معرفی اجمالی متالوژی سوپرآلیاژها:
آلیاژهای پایه نیکل استحکام دهی انحلال بوسیله عناصری نظیر کروم، تنگستن و مولیبدن بیشتر برای sheet fabrication استفاده می شود. آلومینیوم و تیتانیم به سوپرآلیاژهای پایه نیکل استحکام یافته انحلالی 20% کروم اضافه می شوند جهت تولید سوپرآلیاژهای سختی پذیری رسوبی این عناصر ترکیب بین فلزی را بوجود می‌آورند که این گاما پرایم باعث دستیابی به حداکثر استحکام برای این آلیاژها می شود. امروزه اگرچه آلومینیوم بطور معمولتری جهت رسیدن به درجه بالایی از سختی رسوبی استفاده می شود، تیتانیم، تانتالیم و کادمیوم نیز برای دستیابی به خواص بهینه برای استفاده های مخصوص بکار می رود کبالت برای تعدیل کردن انحلال و کروم برای مقاومت به اکسیداسیون/ خوردگی اضاقه می شود. عناصر با مقادیر پائین نظیر کربن، زیرکونیم و بور برای خصوصیات ویژه مرزدانه اضافه می شوند. که خصوصیات ویژه داکتلیته و کارپذیری را بهبود می بخشد.
از آنجائیکه سوپر آلیاژها گروهی از مواد با ترکیبات گوناگونی هستند باید قابلیت جوشکاری مشخص را برای این گروه تعمیم داد.
ترکیبات سوپرآلیاژهای اولیه، آلیاژهای نیکل- کروم- آهن بودند و نقطه مقابل آن پایه کبالتی ها است.....(ادامه دارد)
نتایج و بحث
بررسیهای انجام شده توسط سایر محققین نشان داده است که پوششهای کرومایزینگ حاصل از دو لایه تشکیل شده اند لایه بیرونی حاوی کرم، آهن و نیکل همراه با غلظتهای کم عناصر Co، W و Mo است. این لایه به ناحیه رشد معروف بوده که شامل یک زمینه با غلظت 60 الی 70 درصد کرم و نیکل بوده و با پیشروی بطرف سطح پوشش کاهش اندکی در غلظت کرم ایجاد شده است. لایه بعدی ناحیه نفوذ را تشکیل داده که در آن با حرکت بطرف داخل، غلظت کرم بطور یکنواخت کاهش می یابد. در ناحیه مجاور به سطح فاز اصلی، مقداری کاربید کرم، و رسوب کاربونیترید تیتانیم ممکن است مشاهده شود.
شکل(2) تصویر میکروسکوپ نور نمونه ای که در شرایط ترکیب 20% کرم و زمان 12 ساعت کرومایزینگ شده است، را نشان می‌دهد.
در این تصویر دو ناحیه مذکور تا حدودی مشخص است و پوشش حاصل شامل دو نوع رسوب کاملاً مجزا است. با توجه به تصویر میکروسکوپ الکترونی شکل (3) و رسوبات بلوکی شکل غنی از Al و رسوبات سوزنی شکل غنی از Ti است به احتمال خیلی زیاد رسوبات غنی از Al، بوده که در اثر اکسیداسیون داخلی آلیاژ بوجود می آید و همچنین رسوبات سوزنی شکل از جنس TiN است. تغییرات عناصر کرم، آهن (ناشی از فرایند پوشش) و نیکل از سطح پوشش تا داخل فلز پایه در شکل(4) نشان داده شده است. همچنین شکل (5) توزیع این عناصر در پوشش نمونه با 20% کرم و زمان 6 ساعت را نشان می‌دهد. با توجه به شکلهای (4 و 5) غلظت آهن در نواحی مجاوز به سطح پوشش(به ضخامت 10 الی 20 میکرون) در ناحیه رشد بالا بوده و در انتهای ناحیه رشد بعلت پایین بودن ضریب نفوذ آهن بطور ناگهانی کاهش می یابد. همچنین ....(ادامه دارد)
فهرست مطالب مقاله سوپر آلیاژ ها
فصل اول-متالوژی نیکل
1-مصارف مهم نیکل
2-تهیه فولادهای نیکلی ضدزنگ وآلیاژهایش
الف)انرژی الکتریکی و هسته ای
ب)کاتالیزور
ج)حفاری
د)ضایع دریایی
هـ)کاربردهای دیگر
3-تاریخچه نیکل وآلیاژهای آن
4-مشخصات کلی آن
5-کانی های نیکل
الف)کانی های سولفیدی
ب)پیرونیت نیکل دار
6-معرفی وکاربردها سوپر آلیاژها
1-سوپر آلیاژهای کارپذیر
2-سوپر آلیاژهای متالوژی پودر
3-سوپر آلیاژهای پلی کریستال ریختگی
الف) سوپر آلیاژهای پایه نیکل
ب)سوپر آلیاژهای پایه آهن
ج)سوپر آلیاژهای پایه کبالتی
7-بازار سوپر آلیاژها
فصل دوم
1-آلیاژهای بکار رفته در پره های توربین ها
3-ترکیبات شیمیایی سوپر آلیاژهای پایه نیکلی
4-میکروساختارهای سوپر آلیاژهای پایه نیکل
5-بررسی مزر دانه ها
6-کاربیدها
-واکنشهای کاربیدی
7-عملیات حرارتی سوپر آلیاژهای پایه نیکل
9-تاثیر عناصر آلیاژی بر خوردگی داغ و اکسیداسیون
فصل سوم
1-ارزیابی جوش پذیری آلیاژها
2-مواد وروشهای آزمایشی
3-نتایج آزمایش
4-نتیجه گیری
5-مشکلات موجود در جوشکاری سوپر آلیاژها
الف-ترک ناحیه ذوب وترک ناحیه HAZ
ب-ترک عملیات حرارتی پس از جوش
ج-تاثیر آلودگی در کیفیت جوش
د-ترک خستگی حرارتی
6-معرفی اجمالی متالوژی جوش سوپر آلیاژها
7-نکات مهم در جوشکاری سوپر آلیاژها
8-محدودیت های جوشکاری
9-محدودیت های کاربردی پره های متحرک
10-قابلیت جوش پذیری سوپر آلیاژ IN 738
11-مکانیزم های بوجود آورنده ترک
فصل چهارم پوشش دهی
1-تاثیر پارامترهای پوشش دهی سوپر آلیاژIN738
2-مقدمه
3-روش آزمایش
4-نتایج
5-نتیجه گیری
فهرست منابع مقاله سوپر آلیاژ ها
1-S.P.Cooper, A.Strong, “High temperature stability of pack aluminide coating on IN738LC”, High temperature alloys for gas turbines, 1982, pp.249-260.
2-R.Jaffe, “Turbines and industrial application”, source book on materials for elevated- temperature applications, ASM, 1979, pp.19-33
3-E.F.Bradley, Superalloys-A technical guide, ASM International, 1988.
4-F.Faber, “The role of chromium in corrosion and oxidation resistant alloys and coating”, “high temperature alloys for gas turbines, 1978, pp.69.
5-G.William Goward, proceedings on the Electrochemical society, Vol. 77-1 pp.369-384
6-R.Bauer, H.W.Grunling and K. Schneider, “Hot-Corrosion behavior of chromium diffusion coatings”, Materials and coating to resist high temperature corrosion, pp.369-387.
7-R.Bianco, M.A.Harper and R.A.Rapp, “Co-depositing elements by halide activated pack cementation”, J.of metals, Nov. 1991, pp.68-73.
8-Henry M.J.Mazille, “Chemical Vapour deposion of chromium on to Nickle”, Thin solid film, 65, 1980, pp.67-74
دانلود پروژه سوپر آلیاژ ها
