उच्च तापमान मिश्र धातुओं की रासायनिक संरचना
उच्च तापमान मिश्र धातुएं लोहा, निकल, कोबाल्ट और अन्य मुख्य तत्वों जैसे क्रोमियम, एल्यूमीनियम, टाइटेनियम, टंगस्टन, मोलिब्डेनम आदि पर आधारित होती हैं। प्राथमिक धातु सामग्री के रूप में, वे 600 डिग्री से ऊपर के तापमान और कुछ तनाव पर लंबे समय तक काम कर सकते हैं। स्थितियाँ। उच्च तापमान शक्ति, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, गर्म संक्षारण प्रतिरोध, थकान प्रदर्शन, फ्रैक्चर क्रूरता और अन्य पहलुओं में उनके कई फायदे हैं।
उच्च तापमान मिश्र धातुओं का अनुप्रयोग
उच्च तापमान मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से एयरोस्पेस, परमाणु ऊर्जा, ऑटोमोटिव उद्योग, गैस टरबाइन, पेट्रोकेमिकल और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
वैश्विक उच्च तापमान मिश्र धातु बाजार अनुप्रयोग परिदृश्यों के परिप्रेक्ष्य से, एयरोस्पेस उद्योग लंबे समय से पहले स्थान पर है, बाजार की मांग 56% से अधिक है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से विमानन इंजन और विमानन फास्टनरों के निर्माण में किया जाता है।
उच्च तापमान मिश्र धातुओं का वर्गीकरण
लौह आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु
निकल आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु
लौह आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु
कम तापमान पर उपयोग किया जाता है, 600-850 डिग्री, आमतौर पर टरबाइन डिस्क, केसिंग और शाफ्ट जैसे कम ऑपरेटिंग तापमान वाले इंजन के हिस्सों में उपयोग किया जाता है। लौह-आधारित उच्च तापमान मिश्र धातुओं के कई ग्रेड हैं, जिनमें शामिल हैं:
लौह-आधारित मिश्रधातुओं को समय पर कठोर बनाना। जैसे GH2036, GH2132, GH2135, GH2018, GH2038, GH2130, GH2136, GH2302, GH2696, आदि।
ठोस समाधान प्रबलित लौह-आधारित मिश्र धातु। जिसमें GH1015, GH1035, GH1040, GH1131, GH1140 आदि शामिल हैं।
अन्य विशेष प्रकार के लौह आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु। उदाहरण के लिए, GH747, GH214, GH455, आदि, जिनमें अति-उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध या विशिष्ट वातावरण में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है।
निकल आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु
लगभग 1000 डिग्री के उच्चतम उपयोग तापमान के साथ, निकेल आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु सामग्री का व्यापक रूप से टर्बोजेट विमान इंजन और विभिन्न औद्योगिक गैस टर्बाइनों, जैसे काम करने वाले ब्लेड, गाइड ब्लेड और टर्बाइन के सबसे गर्म अंत भागों के निर्माण में उपयोग किया जाता है। सामान्य निकल आधारित मिश्र धातुओं के ग्रेड: मोनेल400, मोनेल्क500, इनकोनेल600, इनकोनेल601, इनकोनेल625, इनकोनेल690, इनकोएल718, इनकोनेलएक्स750, इनकोइलॉय800, इनकोलोय825, हास्टेलॉयसी276, हास्टेलोयसी22, हास्टेलोयब2, आदि
कोबाल्ट आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु
कोबाल्ट आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु मैटरेल्स का उपयोग लगभग 950 डिग्री के तापमान पर किया जाता है, इसमें अच्छी कास्टबिलिटी और वेल्डेबिलिटी होती है, और इसका उपयोग मुख्य रूप से गाइड ब्लेड सामग्री के रूप में किया जाता है। सीमित कोबाल्ट संसाधनों के कारण, इस प्रकार का मिश्र धातु महंगा है। उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध और अच्छी यांत्रिक शक्ति के साथ, कोबाल्ट आधारित मिश्र धातु गर्मी प्रतिरोधी घटकों के निर्माण के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री है।
यहां कुछ विशिष्ट कोबाल्ट आधारित मिश्र धातु ग्रेड और उनके अनुप्रयोग दिए गए हैं:
हेन्स श्रृंखला: हेन्स25 (एल-605), मिश्र धातु एस-816, यूएमसीओ-50, एमपी-159, एफएसएक्स-414, एक्स-40 सहित, स्टेलाइट6बी, आदि। इन मिश्र धातुओं का उपयोग आमतौर पर विमान के इंजन, टर्बाइन और अन्य उच्च तापमान वाले उपकरणों के निर्माण में किया जाता है।
चीनी ब्रांड जैसे GH5188 (GH188), GH159, GH605, K640, और DZ40M। मिश्र धातुओं के इन ग्रेडों का चीन में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
WC सह श्रृंखला: मुख्य कठोर चरण के रूप में टंगस्टन कार्बाइड (WC) और बॉन्डिंग चरण के रूप में कोबाल्ट (Co) के साथ कोबाल्ट आधारित कठोर मिश्र धातु। ग्रेड में YG6, YG8, YG6X, YG8C, YG10 आदि शामिल हैं। इस प्रकार की सामग्री का उपयोग आमतौर पर विनिर्माण उपकरण और मोल्ड में किया जाता है।
TiC Ni श्रृंखला: मुख्य कठोर चरण के रूप में टाइटेनियम कार्बाइड (TiC) और बॉन्डिंग चरण के रूप में निकल (Ni) के साथ कोबाल्ट आधारित कठोर मिश्र धातु। ग्रेड में YT5, YT15, YT14 आदि शामिल हैं। ये सामग्रियां पहनने के लिए प्रतिरोधी भागों और काटने के उपकरण के निर्माण के लिए उपयुक्त हैं।
TiC NiMo श्रृंखला: कोबाल्ट आधारित कठोर मिश्र धातु जो टाइटेनियम कार्बाइड (TiC) और मोलिब्डेनम कार्बाइड (Mo2C) के कठोर चरणों के साथ-साथ बॉन्डिंग चरण के रूप में निकल (Ni) को जोड़ती है। ग्रेड में YXM1, YXM4 आदि शामिल हैं। ये सामग्रियां उन घटकों के निर्माण के लिए उपयुक्त हैं जो संक्षारण और उच्च तापमान वातावरण के प्रतिरोधी हैं।
GH605: यह कोबाल्ट आधारित विरूपण उच्च तापमान मिश्र धातुओं का एक विशिष्ट ग्रेड है, जो L605, HS25, WF-11, AIS1670, UNSR30605, KC20WN, आदि जैसे ग्रेड के समान या अनुरूप है।
उच्च तापमान मिश्र धातुओं को विभाजित किया गया है:
विकृत उच्च तापमान मिश्र धातु: 600-1000 डिग्री के तापमान पर उपयोग किया जाता है, यह आमतौर पर इंजनों में कंप्रेसर डिस्क और टरबाइन डिस्क में अपेक्षाकृत कम ताकत, अच्छी प्लास्टिसिटी, गर्म काम और वेल्डेबिलिटी के साथ उपयोग किया जाता है।
उच्च तापमान मिश्र धातु कास्टिंग: तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: समान उच्च तापमान मिश्र धातु, दिशात्मक रूप से ठोस स्तंभ उच्च तापमान मिश्र धातु, और एकल क्रिस्टल उच्च तापमान मिश्र धातु।
1) इक्विएक्स्ड क्रिस्टल उच्च तापमान मिश्र धातु: 1000 डिग्री के तापमान पर उपयोग किया जाता है और पारंपरिक निवेश कास्टिंग विधियों का उपयोग करते हुए, इसकी तापमान वहन क्षमता अपेक्षाकृत कम होती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से कम दबाव वाले टरबाइन ब्लेड के अंतिम कुछ चरणों में किया जाता है, जिसमें अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जो सभी कास्टिंग घटकों के 60-70% के लिए जिम्मेदार होती है, लेकिन उत्पाद का अतिरिक्त लाभ कम होता है।
2) दिशात्मक ठोसीकरण स्तंभकार उच्च तापमान मिश्र धातु: 1000-1100 डिग्री के तापमान पर उपयोग किया जाता है, अपेक्षाकृत उच्च तापमान वहन क्षमता के साथ, दिशात्मक ठोसीकरण तकनीक का उपयोग करके निर्मित किया जाता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से कम दबाव वाले टर्बाइनों के पहले कुछ चरणों के काम करने वाले ब्लेडों के लिए किया जाता है, साथ ही कुछ इंजन उच्च दबाव वाले टर्बाइनों के काम करने वाले ब्लेडों के पहले और दूसरे चरणों के लिए भी किया जाता है। एप्लिकेशन का दायरा काम करने वाले ब्लेड तक सीमित है, और उत्पाद में उच्च अतिरिक्त लाभ है।
3) एकल क्रिस्टल उच्च तापमान मिश्र धातु: 1200 डिग्री के तापमान पर उपयोग किया जाता है, जो दिशात्मक ठोसकरण और क्रिस्टल चयन तकनीक का उपयोग करके निर्मित होता है। इसमें उच्चतम तापमान सहने की क्षमता है और इसका उपयोग मुख्य रूप से उन्नत इंजन उच्च दबाव प्ररित करनेवाला ब्लेड और कम दबाव टरबाइन फ्रंट दो चरण ब्लेड के लिए किया जाता है। इसके अनुप्रयोग का दायरा काम करने वाले ब्लेड तक सीमित है, और उत्पाद में सबसे अधिक अतिरिक्त लाभ है।
नई उच्च तापमान मिश्र धातुएँ
नई उच्च तापमान मिश्र धातु नई विनिर्माण प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित उच्च तापमान मिश्र धातु सामग्री को संदर्भित करती है, जिसमें मुख्य रूप से पाउडर उच्च तापमान मिश्र धातु और फैलाव मजबूत उच्च तापमान मिश्र धातु (ओडीएस) शामिल हैं।
1) पाउडर उच्च तापमान मिश्र धातु: 1100 डिग्री के तापमान पर उपयोग किया जाता है, यह एक उत्पादन प्रक्रिया है जो उच्च तापमान मिश्र धातुओं को पाउडर में परमाणुकृत करती है और फिर उन्हें गर्म आइसोस्टैटिक दबाव या गर्म आइसोस्टैटिक दबाव प्लस फोर्जिंग के माध्यम से उच्च तापमान मिश्र धातु उत्पादों में बनाती है। इसमें उच्च धातु उपयोग दर, कम लागत और अपेक्षाकृत उच्च तापमान वहन क्षमता की विशेषताएं हैं। वर्तमान में, इसका उपयोग मुख्य रूप से टरबाइन डिस्क और टरबाइन ब्लेड में किया जाता है, और यह उच्च तापमान वाले घटकों जैसे उच्च थ्रस्ट टू वेट अनुपात इंजन टरबाइन डिस्क, कंप्रेसर डिस्क और टरबाइन बैफल्स के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री है।
2) फैलाव मजबूत उच्च तापमान मिश्र धातु (ओडीएस): 1200 डिग्री के तापमान पर उपयोग किया जाता है, एक समान पाउडर धातु विज्ञान प्रक्रिया का उपयोग करके बनाया जाता है, उच्च तापमान सहन क्षमता के साथ, मुख्य रूप से लौ ट्यूब, गाइड ब्लेड और टरबाइन ब्लेड में उपयोग किया जाता है।
