عنوان :

مقاله خواص سوپرآلیاژها و مقاومت آنها در برابر خوردگی

تعداد صفحات : ۱۳۱

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

مقاله حاضر در فصل می باشد. در فصل اول با خلاصه‌ای از تاریخچه سوپر آلیاژها شروع شده و سپس طبیعت سوپر آلیاژها را شرح می‌دهد. سوپر آلیاژها؛ آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن- نیکل و پایه کبالت هستند که عموماً در دماهای بالاتر از ^oC540 استفاده می‌شوند. سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل مانند آلیاژ IN-718 از فن‌آوری فولادهای زنگ نزن توسعه یافته و معمولاً به صورت کار شده می‌باشند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت بسته به نوع کاربرد و ترکیب شیمیایی می‌توانند به صورت ریخته یا کار شده باشند.

در فصل‌ دوم انتخاب سوپر آلیاژها ، خواص مکانیکی و کاربرد سوپرآلیاژها  و خواص فیزیکی و چگالی را توضیح می دهد. سوپرآلیاژها به صورت ریخته (معمولاً عملیات حرارتی شده یا تحت فرآیندهای دیگر قرار گرفته) و یا کار شده (اغلب عملیات حرارتی شده یا تحت فرآیندهای دیگر قرار گرفته) هستند. محصولات ریخته ممکن است به صورت شمش برای ذوب مجدد، یا کار مجدد، مانند آهنگری و یا به شکل محصول نیمه تمام مشابه محصول نهایی باشند. محصولات کار شده اغلب، در حد واسط شکل نهایی مانند، محصولات نورد شده شامل میله، ورق، سیم، صفحه و غیره قرار دارند.

در فصل سوم متالورژی سوپر آلیاژها را بررسی می کند. سه گروه سوپرآلیاژ وجود دارد (پایه آهن- نیکل، پایه نیکل و پایه کبالت) که هر کدام از نظر ماکروسکوپی به دو نوع ریخته و کار شده (شامل آلیاژهای متالورژی پودر) تقسیم می‌شوند. علاوه بر ساختار ماکروسکوپی (درشت ساختار)، ساختار بلوری‌ (در مقیاس اتمی) و ریز ساختار (در مقیاس میکروسکوپی) نیز وجود دارد. فلزات تمایل دارند که ساختار بلوری ساده‌ای داشته باشند.

در فصل چهارم ذوب و تبدیل را توضیح می دهد.

 واژه های کلیدی: سوپر آلیاژها، پایه نیکل، پایه آهن- نیکل ، پایه کبالت، خواص مکانیکی ، خواص فیزیکی، ریخته ، کار شده، متالورژی سوپر آلیاژها، ذوب

فهرست مطالب

سوپر آلیاژها در دمای بالا    ۹
۱-۱- نحوه و زمان استفاده از این فصل    ۹
۱-۲- تاریخچه    ۱۰
۱-۳- معرفی و به کار گیری سوپر آلیاژها    ۱۱
۱-۳- مروری کوتاه بر فلزات با استحکام در دمای بالا    ۱۲
۱-۴-اصول متالورژی سوپر آلیاژها    ۱۳
۱-۵- بعضی از ویژگیها و خواص سوپر آلیاژها    ۱۵
۱-۶- کاربردها    ۱۷
۱-۸- موضوعات ارائه شده در این کتاب    ۱۸
انتخاب سوپر آلیاژها    ۱۹
۲- شکل سوپر آلیاژها    ۲۰
۳- دمای کاری سوپرآلیاژها    ۲۰
۲-۲- مقایسه سوپر آلیاژهای ریخته و کار شده    ۲۲
۲- سوپر آلیاژهای ریخته    ۲۳
۲-۳- خواص سوپرآلیاژها    ۲۴
۲- سوپر آلیاژهای پیشرفته    ۲۵
۳- خواص مکانیکی و کاربرد سوپرآلیاژها    ۲۶
۴- خواص فیزیکی و چگالی    ۲۸
۲-۴- انتخاب سوپرآلیاژها    ۲۹
۱- کاربردهای آلیاژهای کار شده در دمای متوسط    ۲۹
۲- کاربردهای آلیاژهای ریخته در دمای بالا    ۳۰
۳- یک مثال از دیسک‌های توربین گاز    ۳۲
متالورژی سوپرآلیاژها    ۳۷
۱- گروه‌های سوپرآلیاژها    ۳۷
۲- ساختار بلوری    ۳۷
۳- فاز در سوپرآلیاژها    ۳۸
۳-۲- مقدمه‌ای بر گروه‌های آلیاژی    ۴۰
۱- سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل    ۴۰
۲- سوپرآلیاژهای پایه نیکل    ۴۰
۳- سوپرآلیاژهای پایه کبالت    ۴۲
۳-۳- عناصر آلیاژی و اثرات آنها بر ریزساختار سوپرآلیاژها    ۴۲
۲- عناصر اصلی در سوپرآلیاژها    ۴۳
۳- عناصر جزئی مفید در سوپرآلیاژها    ۴۴
۴- عناصر تشکیل دهنده فازهای ترد    ۴۴
۵- عناصر ناخواسته و مضر در سوپرآلیاژها    ۴۴
۶- عناصر ایجاد کننده مقاومت خوردگی و اکسیداسیون    ۴۵
۷- خلاصه عناصر آلیاژی    ۴۵
۳-۴- ریز ساختارها    ۴۵
۲- خلاصه فازها در سوپرآلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن- نیکل    ۴۶
۳- نحوه تغییر ریز ساختارها    ۴۸
۴- نمونه ریز ساختارها    ۴۹
۳-۵- استحکام دهی سوپرآلیاژها    ۵۰
۲- فاز      ۵۱
۳- فاز      ۵۲
۴- کاربیدها    ۵۲
۵- کاربیدهای M7C3    ۵۵
۶- بوریدها و عناصر جزئی مفید دیگر (به جز کربن)    ۵۶
۳-۶- تاثیر فرآیند بر بهبود ریز ساختار    ۵۷
۲- فرآیند و ریزساختار    ۵۷
۴-۱- انجماد سوپرآلیاژا    ۵۹
۲- تشکیل مغزه    ۶۰
۳- شرایط تشکیل مغزه    ۶۲
۴-۲- مروری بر کوره قوس الکتریکی (EAF) / کربن‌زدایی با اکسیژن و آرگن (AOD)     ۶۴
۲- تشریح فرآیند EAF/AOD    ۶۵
۴-۳- عملیات کوره قوس الکتریکی/ کربن زدایی با اکسیژن و آرگن (EAF/AOD)    ۶۷
۱- ترکیب شیمیایی آلیاژ و آماده کردن شارژ    ۶۷
۲- بارگذاری EAF    ۶۹
۳- کوره قوس الکتریک    ۷۰
۴- تانک AOD    ۷۲
۵- پاتیل ریخته‌گری    ۷۵
۴-۴- مروری بر ذوب القایی در خلاء (VIM)     ۷۶
۲- تشریح فرآیند VIM    ۷۷
۴-۵- عملیات ذوب القایی در خلاء    ۷۹
۱- عملیات ذوب القایی در خلاء    ۷۹
۲- کوره القائی تحت خلاء    ۸۲
۳- سیستم‌های ریخته‌گری    ۸۴
۴- عملیات ذوب القایی در خلاء    ۸۶
۴-۶- مروری بر ذوب مجدد    ۹۱
۲- تشریح فرآیند ذوب مجدد در خلاؤء با قوس الکتریکی (VAR)    ۹۲
۳- تشریح فرآیند مجدد با سرباره الکتریکی (ESR)    ۹۳
۴-۷- کیفیت الکترود    ۹۵
۱- ترکیب شیمیایی    ۹۵
۲- تمیزی    ۹۵
۳- مک    ۹۶
۴- ترک    ۹۶
۴-۸- عملیات ذوب مجدد در خلاء با قوس الکتریکی    ۹۷
۱- کوره VAR    ۹۷
۲- عملیات ذوب مجدد در خلاء با قوس الکتریکی    ۹۸
۳- کنترل ذوب مجدد در خلاء با قوس الکتریکی    ۹۹
۴- کنترل مواد غیر عادی در فرآیند VAR    ۱۰۲
۵- جزئیات حوضچه مذاب فرآیند VAR    ۱۰۳
۴-۹- عیوب ناشی از ذوب در VAR    ۱۰۵
۱- نقاط سفید منفرد    ۱۰۵
۲- انجماد نقاط سفید    ۱۰۶
۴-۱۰- عملیات ذوب مجدد با سربار الکتریکی (ESR)    ۱۰۹
۱- کوره ESR    ۱۰۹
۲- عملیات کوره ذوب مجدد با سرباره الکتریکی    ۱۱۰
۳- کنترل ذوب مجدد با سرباره الکتریکی    ۱۱۲
۴- انتخاب سرباره    ۱۱۴
۵- جزئیات حوضچه مذاب فرآیند ESR    ۱۱۶
۴-۱۱- عیوب ناشی از ذوب در ESR    ۱۱۷
۲- جدایش مثبت    ۱۱۷
۳- سطح شمش ذوب مجدد شده با سرباره الکتریکی    ۱۱۸
۴-۱۲- محصولات ذوب سه مرحله‌ای    ۱۱۸
۲- ‏فرآیند ذوب سه مرحله‌ای شمش    ۱۱۹
۴-۱۳- تبدیل شمش و محصولات نورد    ۱۲۰
۲- همگن‌سازی توزیع عنصر محلول در شمش‌ها    ۱۲۲
۳- آهنگری محصول نیمه تمام    ۱۲۴
۴- آهنگری محصول نیمه تمام آلیاژ IN-718    ۱۲۵
۵- اکستروژن    ۱۲۷
۶- نورد    ۱۲۷
۷- دسترسی به محصولات نورد    ۱۲۹

فصل اول:سوپر آلیاژها در دمای بالا

۱-۱- نحوه و زمان استفاده از این فصل

به دشواری می‌توان اطلاعات مختصر ولی دقیقی را در یک موضوع متمرکز کرد. مجریان و مدیران به ویژه در صنایعی که در آنها از تعدادی سوپر آلیاژ استفاده می‌شود، اغلب فقط به اطلاعات پایه با حداقل حواشی و مطالب اضافی نیاز دارند. موسسه‌های خرید یا کارشناسی برای انجام بهتر کار خود به دانسته‌های نسبتاً کمی نیاز دارند. مهندسان نیاز به اطلاعاتی با جزئیات بیشتر ولی سریع درباره انواع آلیاژها و طراحی اولیه دارند. اساس این کتاب بر پایه در اختیار گذاشتن اطلاعات تجربی کافی برای حل مسائل، پاسخ به پرسش‌های مربوط به سوپر آلیاژها و داشتن معلومات کافی درباره سوپر آلیاژها گذاشته شده است. مقدمه این فصل، با مرور مختصری بر موضوعات اصلی کتاب بعضی از نیازهای فوق را تامین می‌کند. فصل حاضر با خلاصه‌ای از تاریخچه سوپر آلیاژها شروع شده و سپس طبیعت سوپر آلیاژها را شرح می‌دهد. این مقدمه موضوعات گوناگون گسترده‌ای را که در به کارگیری سوپر آلیاژها باید در نظر گرفته شوند به طور مستقیم و ساده به خواننده معرفی می‌نماید. استفاده کننده از این کتاب ممکن است، با متالورژی پایه سوپر آلیاژها آشنا و یا کاملاً مبتدی باشد. در هر صورت این کتاب خواننده را به موضوع سوپر آلیاژها نزدیک خواهد ساخت. در این کتاب کمتر به تئوری پرداخته شده و تاکید روی دانسته‌های تجربی شده است. اگر موضوع برایتان کاملاً جدید است ممکن است مقدمه این فصل در بر گیرنده کلیه نیازهای شما باشد. اگر تا اندازه‌ای و یا کاملاً در این زمینه مطلع هستید فهرست مطالب را کنترل کنید، تا آنچه را که شما می‌توانید در هر فصل بیایید، مشاهده نمایید.

۱-۲- تاریخچه

طراحان نیاز فراوانی به مواد مستحکم‌تر و مقاوم‌تر در برابر خوردگی دارند. فولادهای زنگ نزن توسعه داده شده و به کار رفته در دهه‌های دوم و سوم قرن بیستم میلادی، نقطه شروعی برای برآورده شدن خواسته‌های مهندسی در دماهای بالا بودند. بعداً معلوم شد که این مواد تحت این شرایط دارای استحکام محدودی هستند. جامعه متالوژی با توجه به نیازهای روز افزون بوجود آمده، با ساخت جایگزین فولاد زنگ نزن که سوپر آلیاژ نامیده شد به این تقاضا پاسخ داد. البته قبل از سوپر آلیاژها مواد اصلاح شده پایه آهن به وجود آمدند، که بعدها نام سوپر آلیاژ به خود گرفتند.

با شروع و ادامه جنگ جهانی دوم توربین‌های گازی تبدیل به یک محرک قوی برای اختراع و کاربرد آلیاژها شدند. در سال ۱۹۲۰ افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به آلیاژهای از نوع نیکروم به عنوان اختراع به ثبت رسید، ولی صنعت سوپر آلیاژها با پذیرش آلیاژ کبالت (ویتالیوم) برای برآورده کردن نیاز به استحکام در دمای بالا در موتورهای هواپیما پدیدار شدند. بعضی آلیاژهای نیکل- کروم (اینکونل و نیمونیک) مانند سیم نسوز کم و بیش وجود داشتند و کار دستیابی به فلز قوی‌تر در دمای بالاتر برای رفع عطش سیری ناپذیر طراحان ادامه یافت و هنوز هم ادامه دارد.

۱-۳- معرفی و به کار گیری سوپر آلیاژها

سوپر آلیاژها؛ آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن- نیکل و پایه کبالت هستند که عموماً در دماهای بالاتر از ^oC540 استفاده می‌شوند. سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل مانند آلیاژ IN-718 از فن‌آوری فولادهای زنگ نزن توسعه یافته و معمولاً به صورت کار شده می‌باشند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت بسته به نوع کاربرد و ترکیب شیمیایی می‌توانند به صورت ریخته یا کار شده باشند.

از آغاز پیدایش سوپر آلیاژها، تعداد زیادی آلیاژ شناخته شده و مورد مطالعه قرار گرفته و تعدادی نیز به عنوان اختراع ثبت گردیده‌اند. تعدادی از آنها در طول سالیان گذشته غربال شده و تعدادی به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به خاطر اینکه همه آلیاژها را نمی‌توان بر شمرد مثالهائی از آلیاژهای قدیم و جدید برای نشان دادن متالورژی فیزیکی سیستم‌های سوپر آلیاژها آورده شده است (به فصل‌های ۳ و ۱۲ مراجعه کنید) در شکل ۱-۱ رفتار تنش- گسیختگی سه گروه آلیاژی با یکدیگر مقایسه شده‌اند (سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل، پایه نیکل و پایه کبالت). در جدولهای ۱-۱ و ۱-۲ فهرستی از سوپر آلیاژها و ترکیب شیمیایی آنها آورده شده است.

سوپر آلیاژهای دارای ترکیب شیمیایی مناسب را می‌توان با آهنگری و نورد به اشکال گوناگون در آورد. ترکیب‌های شیمیایی پر آلیاژتر معمولاً به صورت ریخته‌گری می‌باشند. ساختارهای سرهم بندی شده را می‌توان با جوشکاری یا لحیم‌کاری بدست آورد، اما ترکیب‌های شیمیایی که دارای مقادیر زیادی از فازهای سخت کننده هستند، به سختی جوشکاری می‌شوند. خواص سوپر آلیاژها را با تنظیم ترکیب شیمیایی و فرآیند (شامل عملیات حرارتی) می‌توان کنترل کرد و استحکام مکانیکی بسیار عالی درمحصول تمام شده بدست آورد.

۱-۳- مروری کوتاه بر فلزات با استحکام در دمای بالا

استحکام اکثر فلزات در دماهای معمولی به صورت خواص مکانیکی کوتاه مدت مانند استحکام تسلیم یا نهایی اندازه‌گیری و گزارش می‌شود. با افزایش دما به ویژه در دماهای بالاتر از ۵۰ درصد دمای نقطه ذوب (بر حسب دمای مطلق) استحکام باید بر حسب زمان انجام اندازه‌گیری بیان شود. اگر در دماهای بالا باری به فلز اعمال شود که به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از بار منجر به تسلیم در دمای اتاق باشد، دیده خواهد شد که فلز به تدریج با گذشت زمان ازدیاد طول پیدا می‌کند. این ازدیاد طول وابسته به زمان خزش نامیده می‌شود و اگر به اندازه کافی ادامه یابد به شکست (گسیختگی) قطعه منجر خواهد شد. استحکام خزش یا استحکام گسیختگی (در اصطلاح فنی استحکام گسیختگی خزش یا استحکام گسیختگی تنشی نامیده می‌شود) همانند استحکام‌های تسلیم و نهایی در دمای اتاق یکی از مولفه‌های مورد نیاز برای فهم رفتار مکانیکی ماده است. در دماهای بالا استحکام خستگی فلز نیز کاهش پیدا می‌کند. بنابراین برای ارزیابی توانایی فلز با در نظر گرفتن دمای کار و بار اعمال شده لازم است، استحکام‌های تسلیم و نهایی، استحکام خزش، استحکام گسیختگی و استحکام خستگی معلوم باشند. ممکن است به خواص مکانیکی مرتبط دیگری مانند مدول دینامیکی، نرخ رشد ترک و چقرمگی شکست نیز نیاز باشد. خواص فیزیکی ماده مانند ضریب انبساط حرارتی، جرم حجمی و غیره فهرست خواص را تکمیل می‌کنند.

۱-۴-اصول متالورژی سوپر آلیاژها

سوپر آلیاژهای پایه آهن، نیکل و کبالت معمولاً دارای ساختار بلوری با شکل مکعبی با سطوح مرکزدار (FCC) هستند. آهن و کبالت در دمای محیط دارای ساختار FCC نیستند. هر دو فلز در دماهای بالا یا در حضور عناصر آلیاژی دیگر دگرگونی یافته و شبکه واحد آنها به FCC تبدیل می‌شود. در مقابل، ساختمان بلوری نیکل در همه دماها به شکل FCC است. حد بالایی این عناصر در سوپر آلیاژها توسط دگرگونی فازها و پیدایش فازهای آلوتروپیک تعیین نمی‌شود بلکه توسط دمای ذوب موضعی آلیاژها و انحلال فازهای استحکام یافته تعیین می‌گردد. در ذوب موضعی بخشی از آلیاژ که پس از انجماد ترکیب شیمیایی تعادلی نداشته است در دمایی کمتر از مناطق مجاور خود ذوب می‌شود. همه آلیاژها دارای یک محدوده دمایی ذوب شدن هستند و عمل ذوب شدن در دمای ویژه‌ای صورت نمی‌گیرد، حتی اگر جدایش غیر تعادلی عناصر آلیاژی وجود نداشته باشد. استحکام سوپر آلیاژها نه تنها بوسیله شبکه FCC و ترکیب شیمیایی آن، بلکه با حضور فازهای استحکام دهنده ویژه‌ای مانند رسوب‌ها افزایش می‌یابد. کار انجام شده بر روی سوپر آلیاژ (مانند تغییر شکل سرد) نیز استحکام را افزایش می‌دهد، اما این استحکام به هنگام قرارگیری فلز در دماهای بالا حذف می‌شود.

تمایل به دگرگونی از فاز FCC به فاز پایدارتری در دمای پایین وجود دارد که گاهی در سوپر آلیاژهای کبالت اتفاق می‌افتد. شبکه FCC سوپر آلیاژ قابلیت انحلال وسیعی برای بعضی عناصر آلیاژی دارد و رسوب فازهای استحکام دهنده (در سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل و پایه نیکل) انعطاف‌پذیری بسیار عالی آلیاژ را به همراه دارد. چگالی آهن خالص gr/cm³ 87/7 و چگالی نیکل و کبالت تقریباً gr/cm³  ۹/۸ می‌باشد. چگالی سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل تقریباً gr/cm³ 3/8-9/7 پایه کبالت gr/cm³ 4/9-3/8 و پایه نیکل gr/cm³ 9/8-8/7 است.

چگالی سوپر آلیاژها به مقدار عناصر آلیاژی افزوده شده بستگی دارد. عناصر آلیاژی Cr, Ti و Al چگالی را کاهش و Re, W و Ta آنرا افزایش می‌دهند. مقاومت به خوردگی سوپر آلیاژها نیز به عناصر آلیاژی افزوده شده به ویژه Cr, Al و محیط بستگی دارد.

دمای ذوب عناصر خالص نیکل، کبالت و آهن به ترتیب ۱۴۵۳ و ۱۴۹۵ و ۱۵۳۷ درجه سانتی‌گراد است. دمای ذوب حداقل (دمای ذوب موضعی) و دامنه ذوب سوپر آلیاژها، تابعی از ترکیب شیمیایی و فرآیند اولیه است. به طور کلی دمای ذوب موضعی سوپر آلیاژهای پایه کبالت نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل بیشتر است. سوپر آلیاژهای پایه نیکل ممکن است در دمای ^oC1204 از خود ذوب موضعی نشان دهند. انواع پیشرفته سوپر آلیاژهای پایه نیکل تک بلور دارای مقادیر محدودی از عناصر کاهش دهنده دمای ذوب هستند و به همین لحاظ، دارای دمای ذوب موضعی برابر یا کمی بیشتر از سوپر آلیاژهای پایه کبالت هستند.

۱-۵- بعضی از ویژگیها و خواص سوپر آلیاژها

۱- فولادهای معمولی و آلیاژهای تیتانیوم در دماهای بالاتر ^oC540 دارای استحکام کافی نیستند و امکان خسارت دیدن آلیاژ در اثر خوردگی وجود دارد.

۲- چنانچه استحکام در دماهای بالاتر (زیر دمای ذوب که برای اکثر آلیاژها تقریباً ۱۳۷۱-۱۲۰۴ درجه سانتیگراد است) مورد نیاز باشد، سوپر آلیاژهای پایه نیکل انتخاب می‌شوند.

۳- از سوپر آلیاژهای پایه نیکل می‌توان در نسبت دمایی بالاتری (نسبت دمای کار به دمای ذوب) در مقایسه با مواد تجاری موجود استفاده کرد. فلزات دیرگداز (نسوز) نسبت به سوپر آلیاژها دمای ذوب بالاتری دارند ولی سایر خواص مطلوب آنها را ندارند و به همین خاطر به طور وسیعی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

۴- سوپر آلیاژهای پایه کبالت را می‌توان به جای سوپر آلیاژهای پایه نیکل استفاده کرد که این جایگزینی به استحکام مورد نیاز و نوع خوردگی بستگی دارد.

۵- در دماهای پایین‌تر وابسته به استحکام مورد نیاز، سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت کاربرد بیشتری پیدا کرده‌اند.

۶- استحکام سوپر آلیاژ نه تنها مستقیماً به ترکیب شیمیایی بلکه به فرآیند ذوب، آهنگری و روش شکل‌دهی، روش ریخته‌گری و بیشتر از همه به عملیات حرارتی پس از شکل‌دهی، آهنگری یا ریخته‌گری بستگی دارد.

۷- سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل نسبت به سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت ارزان‌تر هستند.

۸- اکثر سوپر آلیاژهای کار شده برای بهبود مقاومت خوردگی دارای مقداری کروم هستند. مقدار کروم در آلیاژهای ریخته در ابتدا زیاد بود، اما به تدریج مقدار آن کاهش یافت تا عناصر آلیاژی دیگری برای افزایش خواص مکانیکی سوپر آلیاژهای دما بالا، به آنها افزوده شوند. در سوپر آلیاژهای پایه نیکل با کاهش کروم مقدار آلومینیوم افزایش یافت، در نتیجه مقاومت اکسیداسیون آنها در همان سطح اولیه باقی می‌ماند و یا افزایش می‌یابد، اما مقاومت در برابر انواع دیگر خوردگی کاهش می‌یابد.

۹- سوپر آلیاژها مقاومت در برابر اکسیداسیون بالایی دارند اما در بعضی موارد مقاومت خوردگی کافی ندارند. در کاربردهایی مانند توربین هواپیما که دما بالاتر از ^oC760 است سوپر آلیاژها باید دارای پوشش باشند. سوپر آلیاژها در کاربردهای طولانی مدت در دماهای بالاتر از ^oC659 مانند توربین‌های گازی زمینی می‌توانند پوشش داشته باشند.

۱۰- فن‌آوری پوشش‌دهی سوپر آلیاژها بخش مهمی از کاربرد و توسعه آنها می‌باشد. نداشتن پوشش به معنی کارآیی کم سوپر آلیاژ در دراز مدت و دماهای بالا است.

۱۱- در سوپر آلیاژها به ویژه در سوپر آلیاژهای پایه نیکل بعضی از عناصر در مقادیر جزئی تا زیاد اضافه شده‌اند. در بعضی از آلیاژها تعداد عناصر کنترل شده موجود تا ۱۴ عنصر و بیشتر می‌تواند باشد.

۱۲- نیکل، کبالت، کروم، تنگستن، مولیبدن، رنیم، هافنیم و دیگر عناصر استفاده شده در سوپر آلیاژها اغلب گران بوده و مقدارشان در طی زمان متغیر است.

۱-۶- کاربردها

کاربرد سوپر آلیاژها در دماهای بالا بسیار گسترده و شامل قطعات و اجزاء هواپیما، تجهیزات شیمیایی و پتروشیمی است. در شکل ۱-۲ موتور F119 که یکی از آخرین موتورهای هواپیماهای نظامی است نشان داده شده است. دمای گاز در بخش داغ موتور (ناحیه خروجی موتور) ممکن است به دمایی بالاتر از ^oC 1093 برسد. با استفاده از سیستمهای خنک کننده دمای اجزاء فلزی کاهش پیدا می‌کند و سوپر آلیاژ که توانایی کار کردن در این دمای بالا را دارد، جزء اصلی بخش داغ به شمار می‌رود.

اهمیت سوپر آلیاژها در تجارت روز را می‌توان با یک مثال نشان داد. در سال ۱۹۵۰ فقط ۱۰ درصد از کل وزن توربین‌های گاز هواپیما از سوپر آلیاژها ساخته می‌شد، اما در سال ۱۹۸۵ میلادی این مقدار به ۵۰ درصد رسید.

در جدول ۱-۳ فهرستی از کاربردهای جاری سوپر آلیاژها آورده شده است.باید خاطر نشان ساخت، که همه کاربردها به استحکام در دمای بالا نیاز ندارند. ترکیب و مقاومت خوردگی سوپر آلیاژها، مواد استانداردی برای ساخت وسایل پزشکی بوجود آورده است. سوپر آلیا ژها همچنین کاربردهایی در دماهایی بسیار پایین پیدا کرده‌اند.

۱-۸- موضوعات ارائه شده در این کتاب

این کتاب برای کسانی که علاقمند به تکمیل معلومات خود در زمینه سوپر آلیاژها هستند مناسب است. فصل‌های «انتخاب سوپر آلیاژها»، «متالورژی سوپر آلیاژها»، «ارتباط بین ساختار و خواص» و «خوردگی و حفاظت سوپر آلیاژها» به طراح توانایی تصمیم‌گیری استفاده از سوپر آلیاژ را می‌دهند. برای کسانی که در فرآیند تولید خود با سوپر آلیاژها سرو کار دارند در فصل «ذوب و تبدیل» و بعد از آن در فصل «ماشینکاری و عملیات نهائی» نگاهی مفهومی به اصول اولیه سوپر آلیاژها شده است.

فصل‌های معرفی شده در بند قبل، برای کسانی که با مسائل تخصصی سوپر آلیاژها ارتباط دارند توصیه می‌شوند. چنانچه از کار فاتادگی قطعات مورد نظر باشد، فصل «از کار افتادگی» را بررسی کنید. فصل «سوپر آلیاژها- نگاهی به گذشته و آینده» ممکن است برای کسانی که می‌خواهند نگاهی کوتاه به مبحث کاربردهای سوپر آلیاژها و آینده آنها داشته باشند جالب به نظر برسد.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .