निकेल-आधारित सुपरअलॉय इन्हेंल 718 की विशेषताएं

निकेल-आधारित सुपरअलॉय इन्हेंल 718 की विशेषताएं

इनकोनेल 718 - निकल-आधारित सुपरअलॉय के गुण क्या हैं - परिभाषा

इनकोनेल 718 उच्च शक्ति गुणों और उच्च तापमान प्रतिरोध के साथ एक निकल-आधारित सुपरअलॉय है। यह संक्षारण और ऑक्सीकरण के खिलाफ भी महत्वपूर्ण सुरक्षा दर्शाता है।

सुपरअलॉय - इनकोनेल - टर्बाइन ब्लेड सुपरअलॉय या उच्च प्रदर्शन मिश्र धातु अलौह मिश्र धातु हैं जो उच्च तापमान पर उत्कृष्ट ताकत और सतह स्थिरता प्रदर्शित करते हैं। उच्च गलनांक (केल्विन डिग्री में गलनांक (टीएम) के 85% तक, 0.85) पर सुरक्षित रूप से काम करने की उनकी क्षमता उनकी प्रमुख संपत्ति है। सुपरअलॉय का उपयोग आमतौर पर 540 डिग्री (1000 डिग्री फारेनहाइट) से ऊपर के तापमान पर किया जाता है क्योंकि सामान्य स्टील और टाइटेनियम मिश्र धातु इन तापमान पर अपनी ताकत खो रहे हैं, और इन तापमान पर स्टील में जंग भी आम है। उच्च तापमान पर, सुपरअलॉय यांत्रिक शक्ति, थर्मल रेंगना विरूपण के प्रतिरोध, सतह की स्थिरता और संक्षारण या ऑक्सीकरण के प्रतिरोध को बनाए रखते हैं। कुछ निकल-आधारित सुपरअलॉय मिश्र धातु की संरचना के आधार पर 1200 डिग्री से अधिक तापमान का सामना कर सकते हैं। सुपरअलॉय को आम तौर पर एकल क्रिस्टल के रूप में ढाला जाता है, और जबकि अनाज की सीमाएं ताकत प्रदान करती हैं, वे रेंगने के प्रतिरोध को कम करती हैं।

निकल आधारित सुपरअलॉय

निकेल-आधारित सुपरअलॉय वर्तमान में उन्नत विमान इंजनों के वजन का 50% से अधिक बनाते हैं। निकेल-आधारित सुपरअलॉय में ठोस समाधान से मजबूत मिश्र धातु और आयु सख्त करने वाली मिश्र धातु शामिल हैं। आयु-सख्त मिश्र धातु में एक ऑस्टेनिटिक (एफसीसी) मैट्रिक्स होता है जिसमें सुसंगत रूप से अवक्षेपित (अल, टीआई) नी के इंटरमेटेलिक यौगिक बिखरे हुए होते हैं और एक एफसीसी संरचना होती है। निकेल-आधारित सुपरअलॉय ऐसे मिश्रधातु हैं जिनमें निकेल मुख्य मिश्रधातु तत्व होता है। पहले चर्चा किए गए अनुप्रयोगों में, निकल-आधारित सुपरअलॉय को कोबाल्ट या लौह-आधारित सुपरअलॉय के बजाय ब्लेड सामग्री के रूप में पसंद किया जाता है। निकल-आधारित सुपरअलॉय के लिए महत्वपूर्ण हैं उनकी उच्च शक्ति, रेंगना प्रतिरोध और उच्च तापमान पर संक्षारण प्रतिरोध। टरबाइन ब्लेड आमतौर पर दिशात्मक रूप से ठोस रूप में या एकल क्रिस्टल रूप में डाले जाते हैं। एकल क्रिस्टल ब्लेड मुख्य रूप से टरबाइन चरणों की पहली पंक्ति में उपयोग किए जाते हैं।

इन्हें मूल रूप से विमान पिस्टन इंजन टर्बोचार्जर में उपयोग के लिए विकसित किया गया था। आज, सबसे आम अनुप्रयोग विमान टरबाइन घटकों में है, जिन्हें उचित समय के लिए गंभीर ऑक्सीकरण वातावरण और उच्च तापमान का सामना करना पड़ता है। वर्तमान अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

विमान गैस टरबाइन
भाप टरबाइन बिजली संयंत्र
चिकित्सा अनुप्रयोग
अंतरिक्ष यान और रॉकेट इंजन
ताप उपचार उपकरण
परमाणु ऊर्जा प्लांट
निकेल सुपरअलॉय का मूल तत्व है, जो जेट इंजनों में उपयोग किए जाने वाले निकल, लौह-निकल और कोबाल्ट मिश्र धातुओं का एक समूह है। इन धातुओं में थर्मल क्रीप विरूपण के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है और ये अन्य एयरोस्पेस संरचनात्मक सामग्रियों की तुलना में बहुत अधिक तापमान पर अपनी कठोरता, ताकत, क्रूरता और आयामी स्थिरता बनाए रखते हैं।

इनकोनल 718

सामान्य तौर पर, इनकोनेल ऑस्टेनिटिक निकल-क्रोमियम-आधारित सुपरअलॉय के परिवार के लिए विशेष धातुओं का एक पंजीकृत ट्रेडमार्क है। इनकोनेल 718 उच्च शक्ति गुणों और उच्च तापमान प्रतिरोध के साथ एक निकल-आधारित सुपरअलॉय है। यह संक्षारण और ऑक्सीकरण के खिलाफ भी महत्वपूर्ण सुरक्षा दर्शाता है। इनकोनेल की उच्च तापमान शक्ति मिश्र धातु के आधार पर ठोस समाधान को मजबूत करने या वर्षा सख्त करने से बढ़ जाती है। इनकोनल 718 55% निकल, 21% क्रोमियम, 6% लोहा और थोड़ी मात्रा में मैंगनीज, कार्बन और तांबे से बना है।

सुपरअलॉय का सामान्य उपयोग एयरोस्पेस और कुछ अन्य उच्च तकनीक उद्योगों में होता है। यह उच्च तापमान मिश्र धातु अत्यधिक गर्मी की स्थिति में भौतिक ताकत के साथ संक्षारण प्रतिरोध को जोड़ती है और परमाणु उद्योग में अच्छा प्रदर्शन करती है। कुछ परमाणु ऊर्जा संयंत्र रिएक्टर कोर, नियंत्रण छड़ और इसी तरह के घटकों के लिए निकल-आधारित सुपरअलॉय का उपयोग करते हैं। परमाणु उद्योग में, विशेष रूप से कम कोबाल्ट सुपरअलॉय का उपयोग किया जाता है (कोबाल्ट 59 के संभावित सक्रियण के कारण)। परमाणु ईंधन असेंबलियों के कुछ संरचनात्मक घटक, जैसे कि ऊपर और नीचे नोजल, इनकोनेल जैसे सुपरअलॉय से बनाए जा सकते हैं। स्पेसर ग्रिड आमतौर पर कम तापीय न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन के साथ संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री से बना होता है, आमतौर पर ज़िरकोनियम मिश्र धातु (~0.18 × 10 -24 सेमी2)। पहला और आखिरी स्पेसर ग्रिड कम-कोबाल्ट इनकोनेल से भी बनाया जा सकता है, जो दबाव और गर्मी को सहन करने वाले अत्यधिक वातावरण में उपयोग के लिए एक आदर्श सुपरअलॉय है।

थर्मल रेंगना

रेंगना, जिसे शीत प्रवाह के रूप में भी जाना जाता है, स्थायी विकृति है जो निरंतर भार या तनाव के तहत समय के साथ बढ़ती है। यह बड़े बाहरी यांत्रिक तनावों के लंबे समय तक संपर्क में रहने के कारण होता है, जिससे उपज सीमित हो जाती है, और यह उन सामग्रियों में अधिक गंभीर होता है जिन्हें लंबे समय तक गर्म किया जाता है। विरूपण की दर भौतिक गुणों, एक्सपोज़र समय, एक्सपोज़र तापमान और लागू संरचनात्मक भार पर निर्भर करती है। यदि हम उच्च तापमान पर सामग्रियों का उपयोग करते हैं तो रेंगना एक बहुत ही महत्वपूर्ण घटना है। बिजली उद्योग में क्रीप बहुत महत्वपूर्ण है और जेट इंजन के डिजाइन में इसका सर्वोच्च महत्व है। अपेक्षाकृत कम जीवनकाल वाली कई रेंगने वाली स्थितियों (जैसे कि सैन्य विमानों में टरबाइन ब्लेड) के लिए, टूटने का समय एक प्रमुख डिजाइन विचार है। बेशक, इसे निर्धारित करने के लिए, विफलता के बिंदु तक क्रीप परीक्षण किए जाने चाहिए; इन्हें क्रीप रप्चर परीक्षण कहा जाता है।

किसी सामग्री का रेंगना प्रतिरोध कई कारकों से प्रभावित होता है जैसे विसरणशीलता, अवक्षेपण और अनाज का आकार। सामान्यतया, धातु के रेंगने को रोकने के लिए तीन सामान्य तरीके हैं। एक विधि उच्च गलनांक वाली धातु का उपयोग करना है, दूसरी विधि बड़े दाने के आकार वाली सामग्री का उपयोग करना है, और तीसरी विधि मिश्रधातु का उपयोग करना है। शरीर-केंद्रित घन (बीसीसी) धातुओं में उच्च तापमान पर खराब रेंगना प्रतिरोध होता है। परिणामस्वरूप, Co, Ni और Fe पर आधारित सुपरअलॉय, आमतौर पर फेस-केंद्रित क्यूबिक ऑस्टेनिटिक मिश्र धातु, को उच्च रेंगना प्रतिरोध के साथ इंजीनियर किया जा सकता है और इसलिए उच्च तापमान वाले वातावरण में आदर्श सामग्री बन गए हैं।

तनाव जंग खुर

सबसे गंभीर धातुकर्म समस्याओं में से एक और परमाणु उद्योग में मुख्य चिंताओं में से एक तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) है। तनाव संक्षारण क्रैकिंग लागू तन्य तनाव और संक्षारक वातावरण के संयोजन का परिणाम है, जो दोनों आवश्यक हैं। एससीसी एक प्रकार का अंतरकणीय संक्षारण संक्षारण है जो तन्य तनाव की क्रिया के तहत अनाज की सीमाओं पर होता है। निम्न-मिश्र धातु इस्पात उच्च-मिश्र धातु इस्पात की तुलना में कम संवेदनशील होते हैं, लेकिन वे क्लोराइड आयन युक्त पानी में SCC के प्रति संवेदनशील होते हैं। हालाँकि, निकल-आधारित मिश्र धातुएँ क्लोराइड या हाइड्रॉक्साइड आयनों से प्रभावित नहीं होती हैं। निकेल-आधारित मिश्र धातु का एक उदाहरण जो तनाव संक्षारण क्रैकिंग के लिए प्रतिरोधी है, इनकोनेल है।

उच्च तापमान मिश्र धातुओं के गुण - इनकोनेल 718

भौतिक गुण गहन गुण हैं, जिसका अर्थ है कि वे द्रव्यमान से स्वतंत्र हैं और किसी भी समय सिस्टम के भीतर एक स्थान से दूसरे स्थान पर भिन्न हो सकते हैं। सामग्री विज्ञान की मूल बातों में सामग्रियों की संरचना का अध्ययन करना और उन्हें उनके गुणों (यांत्रिक, विद्युत, आदि) से जोड़ना शामिल है। एक बार जब सामग्री वैज्ञानिक इस संरचना-संपत्ति सहसंबंध को समझ जाते हैं, तो वे किसी दिए गए एप्लिकेशन में सामग्रियों के सापेक्ष प्रदर्शन का अध्ययन करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं। किसी सामग्री की संरचना और उसके गुणों के मुख्य निर्धारक उसके घटक रासायनिक तत्व और वह तरीका है जिससे इसे अंतिम रूप में संसाधित किया जाता है।

उच्च तापमान मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुण - इनकोनेल 718

सामग्रियों को अक्सर विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए चुना जाता है क्योंकि उनमें यांत्रिक गुणों का एक आदर्श संयोजन होता है। संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए, भौतिक गुण महत्वपूर्ण हैं और इंजीनियरों को उन्हें ध्यान में रखना चाहिए।

सुपरअलॉय की ताकत - इनकोनेल 718

सामग्रियों के यांत्रिकी में, किसी सामग्री की ताकत विफलता या प्लास्टिक विरूपण के बिना लागू भार का सामना करने की क्षमता होती है। किसी सामग्री की ताकत मूल रूप से सामग्री पर लगाए गए बाहरी भार और सामग्री के विरूपण या परिवर्तन के बीच संबंध को ध्यान में रखती है। किसी सामग्री की ताकत बिना किसी विफलता या प्लास्टिक विरूपण के इस लागू भार को झेलने की क्षमता है।

अत्यंत सहनशक्ति

सुपरअलॉय - इनकोनेल 718 की अंतिम तन्यता ताकत गर्मी उपचार प्रक्रिया पर निर्भर करती है लेकिन लगभग 1200 एमपीए है।

अंतिम तन्यता ताकत इंजीनियरिंग तनाव-विकृति वक्र पर अधिकतम मूल्य है। यह अधिकतम तनाव से मेल खाता है जिसे तनाव में संरचना द्वारा समर्थित किया जा सकता है। अंतिम तन्यता ताकत को अक्सर "तन्यता ताकत" या यहां तक ​​कि केवल "परम" के रूप में संदर्भित किया जाता है। यदि इस तनाव को लागू किया जाता है और बनाए रखा जाता है, तो यह फ्रैक्चर का कारण बन सकता है। आमतौर पर, यह मान उपज तनाव (कुछ प्रकार की धातुओं की उपज शक्ति से 50 से 60 प्रतिशत अधिक) से काफी अधिक है। जब एक नमनीय पदार्थ अपनी अंतिम शक्ति तक पहुँच जाता है, तो यह गर्दन नीचे कर देगा जहाँ स्थानीय रूप से क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र कम हो जाता है। तनाव-तनाव वक्र में अंतिम ताकत से ऊपर के तनाव शामिल नहीं हैं। यद्यपि विकृतियाँ बढ़ती रह सकती हैं, लेकिन अंतिम शक्ति तक पहुँचने के बाद तनाव आमतौर पर कम हो जाता है। यह एक सघन संपत्ति है; इसलिए इसका मूल्य नमूने के आकार पर निर्भर नहीं करता है। हालाँकि, यह अन्य कारकों पर निर्भर करता है जैसे नमूने की तैयारी, परीक्षण वातावरण और सामग्री का तापमान। अंतिम तन्यता ताकत एल्यूमीनियम के लिए 50 एमपीए से लेकर अल्ट्रा-हाई स्ट्रेंथ स्टील के लिए 3000 एमपीए तक होती है।

नम्य होने की क्षमता

सुपरअलॉय - इनकोनेल 718 की उपज शक्ति ताप उपचार प्रक्रिया पर निर्भर करती है लेकिन लगभग 1030 एमपीए है।

उपज बिंदु तनाव-तनाव वक्र पर वह बिंदु है जो लोचदार व्यवहार की सीमा और प्लास्टिक व्यवहार की शुरुआत को इंगित करता है। उपज शक्ति या उपज तनाव एक भौतिक गुण है जिसे उस तनाव के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर सामग्री प्लास्टिक रूप से विकृत होने लगती है, जबकि उपज बिंदु वह बिंदु है जिस पर गैर-रैखिक (लोचदार + प्लास्टिक) विरूपण शुरू होता है। उपज बिंदु से पहले, सामग्री प्रत्यास्थ रूप से विकृत हो जाएगी और लागू तनाव हटा दिए जाने पर अपने मूल आकार में वापस आ जाएगी। एक बार उपज बिंदु पार हो जाने पर, कुछ विकृति स्थायी और अपरिवर्तनीय होगी। कुछ स्टील्स और अन्य सामग्रियां एक व्यवहार प्रदर्शित करती हैं जिसे उपज बिंदु घटना कहा जाता है। कम ताकत वाले एल्यूमीनियम के लिए उपज की ताकत 35 एमपीए से लेकर अल्ट्रा-हाई-स्ट्रेंथ स्टील के लिए 1400 एमपीए से अधिक हो सकती है।

यंग का लोच मापांक

सुपरअलॉय - इनकोनेल 718 की यंग की लोच का मापांक 200 GPa है।

यंग की लोच का मापांक एकअक्षीय विरूपण की रैखिक लोचदार स्थिति में तन्य और संपीड़ित तनाव के तहत लोच का मापांक है और आमतौर पर तन्य परीक्षणों द्वारा इसका मूल्यांकन किया जाता है। जब अंतिम तनाव पहुंच जाता है, तो भार हटा दिए जाने पर वस्तु अपने आयाम पुनः प्राप्त करने में सक्षम हो जाएगी। लागू तनाव के कारण क्रिस्टल में परमाणु अपनी संतुलन स्थिति से हट जाते हैं। सभी परमाणु समान मात्रा में विस्थापित होते हैं लेकिन फिर भी अपनी सापेक्ष ज्यामिति बनाए रखते हैं। जब तनाव हटा दिया जाता है, तो सभी परमाणु अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं और कोई स्थायी विरूपण नहीं होता है। हुक के नियम के अनुसार, तनाव (लोचदार क्षेत्र में) तनाव के समानुपाती होता है और ढलान यंग का मापांक होता है। यंग का मापांक तनाव से विभाजित अनुदैर्ध्य तनाव के बराबर है।

सुपरअलॉय की कठोरता - इनकोनेल 718

सुपरअलॉय - इनकोनेल 718 की ब्रिनेल कठोरता ताप उपचार प्रक्रिया पर निर्भर करती है लेकिन लगभग 330 एमपीए है।

सामग्री विज्ञान में, कठोरता सतह के इंडेंटेशन (स्थानीयकृत प्लास्टिक विरूपण) और खरोंच को झेलने की क्षमता है। कठोरता शायद सबसे कम अच्छी तरह से परिभाषित सामग्री संपत्ति है, क्योंकि यह खरोंच, घर्षण, इंडेंटेशन या यहां तक ​​कि प्लास्टिक विरूपण के गठन या स्थानीयकरण के प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व कर सकती है। इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, कठोरता महत्वपूर्ण है क्योंकि घर्षण या भाप, तेल और पानी के हमले के प्रति प्रतिरोध आम तौर पर बढ़ती कठोरता के साथ बढ़ता है।

ब्रिनेल कठोरता परीक्षण इंडेंटेशन कठोरता परीक्षणों में से एक है जिसे कठोरता परीक्षण के लिए विकसित किया गया है। ब्रिनेल परीक्षण में, एक विशिष्ट भार के तहत परीक्षण करने के लिए एक कठोर गोलाकार इंडेंटर को धातु की सतह में दबाया जाता है। विशिष्ट परीक्षण में इंडेंटर के रूप में 3,{4}} kgf (29.42 kN; 6,614 lb) के बल के साथ 10 मिमी (0.39 इंच) व्यास की कठोर स्टील की गेंद का उपयोग किया जाता है। लोड एक निर्दिष्ट समय (10 से 30 सेकंड के बीच) तक स्थिर रहता है। नरम सामग्री के लिए, कम बल का प्रयोग करें; कठोर सामग्रियों के लिए, स्टील गेंदों के बजाय टंगस्टन कार्बाइड गेंदों का उपयोग करें।

यह परीक्षण किसी सामग्री की कठोरता को मापने के लिए संख्यात्मक परिणाम प्रदान करता है, जिसे ब्रिनेल कठोरता संख्या - एचबी के रूप में व्यक्त किया जाता है। ब्रिनेल कठोरता मानों को सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले परीक्षण मानकों (एएसटीएम ई 10-14[2] और आईएसओ 6506-1:2005) द्वारा एचबीडब्ल्यू नामित किया गया है (कठोरता से एच, ब्रिनेल कठोरता से बी, और इंडेंटर सामग्री टंगस्टन से डब्ल्यू ( टंगस्टन) कार्बाइड चीजें)। पिछले मानकों में, एचबी या एचबीएस का उपयोग स्टील इंडेंटर से किए गए मापों को संदर्भित करने के लिए किया जाता था।

ब्रिनेल कठोरता संख्या (एचबी) इंडेंटेशन के सतह क्षेत्र से विभाजित भार है। इंप्रेशन का व्यास एक सुपरइम्पोज़्ड स्केल वाले माइक्रोस्कोप का उपयोग करके मापा जाता है। ब्रिनेल कठोरता मान की गणना निम्न सूत्र द्वारा की जाती है:

आमतौर पर उपयोग की जाने वाली कई परीक्षण विधियाँ हैं (जैसे ब्रिनेल, नूप, विकर्स और रॉकवेल)। विभिन्न परीक्षण विधियों से कठोरता मानों को सहसंबंधित करने वाली तालिकाएँ उपलब्ध हैं जहाँ सहसंबंध लागू होता है। सभी पैमानों में, उच्च कठोरता मान कठोर धातुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं।

उच्च तापमान मिश्र धातुओं के थर्मल गुण - इनकोनेल 718

किसी सामग्री के थर्मल गुण तापमान में परिवर्तन और गर्मी के अनुप्रयोग के प्रति उसकी प्रतिक्रिया को संदर्भित करते हैं। जब कोई ठोस ऊष्मा के रूप में ऊर्जा को अवशोषित करता है तो उसका तापमान बढ़ जाता है और उसका आकार बढ़ जाता है। लेकिन अलग-अलग सामग्रियां गर्म करने पर अलग-अलग तरह से प्रतिक्रिया करती हैं।

ताप क्षमता, तापीय विस्तार और तापीय चालकता ऐसे गुण हैं जो ठोस पदार्थों के व्यावहारिक उपयोग में अक्सर महत्वपूर्ण होते हैं।

उच्च तापमान मिश्र धातु का गलनांक - इनकोनेल 718

सुपरअलॉय का गलनांक - इनकोनेल 718 स्टील का गलनांक लगभग 1400 डिग्री होता है।

आम तौर पर, पिघलना किसी पदार्थ का ठोस से तरल चरण में चरण परिवर्तन है। किसी पदार्थ का गलनांक वह तापमान होता है जिस पर यह चरण परिवर्तन होता है। गलनांक उन स्थितियों को भी परिभाषित करता है जिनके तहत ठोस और तरल पदार्थ संतुलन में मौजूद रह सकते हैं।

उच्च तापमान मिश्र धातुओं की तापीय चालकता - इनकोनेल 718

उच्च तापमान मिश्र धातु - इनकोनेल 718 में 6.5 W/(mK) की तापीय चालकता है।

ठोस पदार्थों के ऊष्मा स्थानांतरण गुणों को तापीय चालकता k (या λ) नामक गुण द्वारा W/mK की इकाइयों में मापा जाता है। यह किसी पदार्थ की चालन के माध्यम से किसी पदार्थ के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता का माप है। ध्यान दें कि फूरियर का नियम सभी पदार्थों पर लागू होता है, भले ही उनकी अवस्था (ठोस, तरल या गैस) कुछ भी हो, इसलिए यह तरल पदार्थ और गैसों पर भी लागू होता है।