सुपरलॉय: Difference between revisions

Revision as of 16:33, 21 February 2023

निकेल सुपरअलॉय जेट इंजन (RB199 ) टर्बाइन ब्लेड

एक सुपरऑलॉय, या उच्च-प्रदर्शन मिश्र धातु, एक मिश्र धातु है जो इसके गलनांक के एक उच्च अंश पर काम करने की क्षमता रखता है।^[1]एक सुपरएलॉय की प्रमुख विशेषताओं में यांत्रिक शक्ति, थर्मल रेंगना (विरूपण) प्रतिरोध, सतह स्थिरता और जंग और ऑक्सीकरण प्रतिरोध शामिल हैं।

क्रिस्टल संरचना आम तौर पर चेहरा केंद्रित घन (FCC) ऑस्टेनिटिक होती है। इस तरह के मिश्र धातुओं के उदाहरण हैं हास्टेलॉय, इनकोनेल, वास्पलोय, रेने 41, इंकोलॉय, एमपी98टी, टीएमएस मिश्र सीएमएसएक्स एकल क्रिस्टल मिश्र धातु ।

सुपरअलॉय विकास रासायनिक और प्रक्रिया नवाचारों पर निर्भर करता है। गामा प्राइम और कार्बाइड जैसे माध्यमिक चरण अवक्षेपण से ठोस समाधान सुदृढ़ीकरण और वर्षा सुदृढ़ीकरण के माध्यम से सुपरलॉइज़ उच्च तापमान शक्ति विकसित करते हैं। अल्युमीनियम और क्रोमियम जैसे तत्वों द्वारा ऑक्सीकरण या संक्षारण प्रतिरोध प्रदान किया जाता है। सुपरऑलॉयज को अक्सर एक क्रिस्टल के रूप में डाला जाता है - जबकि अनाज की सीमाएं कम तापमान पर शक्ति प्रदान कर सकती हैं, वे रेंगने के प्रतिरोध को कम करते हैं।

इस तरह के मिश्र धातुओं के लिए प्राथमिक अनुप्रयोग एयरोस्पेस और समुद्री टरबाइन इंजनों में है। रेंगना आमतौर पर गैस टरबाइन ब्लेड में आजीवन सीमित करने वाला कारक है।^[2] सुपर मिश्र धातुओं ने बहुत अधिक उच्च तापमान वाली इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी को संभव बनाया है।^[1]

रासायनिक विकास

क्योंकि ये मिश्रधातु उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए अभिप्रेत हैं(अर्थात उनके गलनांक के पास तापमान पर उनके आकार को धारण करना), इसलिए उनका रेंगना (विरूपण) और ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्राथमिक महत्व का है। निकल (नी)-आधारित सुपरऑलॉय इन अनुप्रयोगों के लिए पसंद की सामग्री के रूप में उभरे हैं क्योंकि उनके अद्वितीय γ' अवक्षेप हैं।^[1]^[3]^{[page needed]} इन नी-आधारित सुपरऑलॉयज़ के गुणों को एक निश्चित सीमा तक विभिन्न अन्य तत्वों, सामान्य और असाधारण दोनों के योग के माध्यम से कुछ हद तक तैयार किया जा सकता है, जिसमें न केवल धातुओं, बल्कि धातु के रूप-रंग का एक अधातु पदार्थ अधातु भी शामिल हैं; क्रोमियम, लोहा, कोबाल्ट, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, टैंटलम, एल्यूमीनियम, टाइटेनियम, जिरकोनियम, नाइओबियम, रेनीयाम, येट्रियम, वैनेडियम, कार्बन, बोरान या हेफ़नियम उपयोग किए गए मिश्र धातु परिवर्धन के कुछ उदाहरण हैं। प्रत्येक जोड़ वा गुणों को अनुकूलित करने में एक विशेष उद्देश्य प्रदान करता है।

रेंगना प्रतिरोध एक क्रिस्टल संरचना के भीतर अव्यवस्था गति की गति को धीमा करने पर, आंशिक रूप से निर्भर है। आधुनिक नी-आधारित सुपरऑलॉयज में, γ'-Ni3(Al,Ti) चरण अव्यवस्था के लिए बाधा के रूप में कार्य करता है। इस कारण से, यह γ ' इंटरमेटेलिक चरण, जब उच्च मात्रा के अंशों में उपस्थित होता है, तो इसकी आदेशित प्रकृति और γ मैट्रिक्स के साथ उच्च सुसंगतता के कारण इन मिश्र धातुओं की सामर्थ्य बढ़ जाती है। अल्युमीनियम और टाइटेनियम के रासायनिक जोड़ γ' चरण के निर्माण को बढ़ावा देते हैं। γ' चरण के आकार को गर्मी उपचार को मजबूत करने वाली सावधान वर्षा द्वारा ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है। दो-चरण ताप उपचार का उपयोग करके कई सुपरऑलॉयज़ का उत्पादन किया जाता है जो प्राथमिक चरण के रूप में जाने वाले क्यूबाइडल γ' कणों का फैलाव बनाता है, इनके बीच द्वितीयक γ' के रूप में जाना जाता है। इन मिश्र धातुओं के ऑक्सीकरण प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए अल, सीआर, बी और वाई को जोड़ा जाता है। अल और सीआर ऑक्साइड परतें बनाते हैं जो सतह को निष्क्रिय करते हैं और सुपरऑलॉय को आगे के ऑक्सीकरण से बचाते हैं जबकि बी और वाई का उपयोग इस ऑक्साइड स्केल के आसंजन को सब्सट्रेट में सुधारने के लिए किया जाता है।^[4] Cr, Fe, Co, Mo और Re सभी प्रमुखता रूप से γ मैट्रिक्स का विभाजन करते हैं जबकि Al, Ti, Nb, Ta, और V प्रमुखता रूप से γ' के अवक्षेप और ठोस विलयन मैट्रिक्स को मजबूत करते हैं और क्रमशः अवक्षेपित होते हैं। ठोस समाधान सुदृढ़ीकरण के अलावा, यदि अनाज की सीमाएं मौजूद हैं, तो कुछ तत्वों को अनाज की सीमा को मजबूत करने के लिए चुना जाता है। B और Zr अनाज की सीमाओं को अलग करने की प्रवृत्ति रखते हैं जो अनाज की सीमा ऊर्जा को कम करता है और इसके परिणामस्वरूप बेहतर अनाज सीमा सामंजस्य और लचीलापन होता है।^[5] अनाज की सीमा को मजबूत करने का एक अन्य रूप C और एक कार्बाइड फॉर्मर, जैसे Cr, Mo, W, Nb, Ta, Ti, या Hf के अतिरिक्त के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो अनाज की सीमाओं पर कार्बाइड की वर्षा को बढ़ाता है और इस तरह अनाज की सीमा फिसलने को कम करता है।

नी-आधारित सुपरऑलॉय संघटनएँ^[1]^[6]^[7]
तत्व	संघटन सीमा (भार %)	उद्देश्य
Ni, Fe, Co	50-70%	ये तत्व सुपरऑलॉय के बेस मैट्रिक्स γ चरण का निर्माण करते है। Ni आवश्यक है क्योंकि यह γ' (Ni₃Al) भी बनाता है। Fe और Co में Ni की तुलना में अधिक गलनांक होता है और ठोस घोल को मजबूत बनाने की पेशकश करता है। Fe भी Ni या Co से काफी सस्ता है।
Cr	5-20%	ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध के लिए Cr आवश्यक है; यह एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड Cr₂O₃ बनाता है।
Al	0.5-6%	Al मुख्य γ' पूर्व है। यह एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड Al₂O₃ भी बनाता है, जो Cr₂O₃ की तुलना में उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करता है।
Ti	1-4%	Ti से γ'।
C	0.05-0.2%	MC और M₂₃C₆ (M ⁠= ⁠धातु) कार्बाइड γ' की अनुपस्थिति में सुदृढ़ीकरण चरण हैं।
B,Zr	0-0.1%	बोरॉन और जिरकोनियम अनाज की सीमाओं को मजबूती प्रदान करते हैं। सिंगल-क्रिस्टल टर्बाइन ब्लेड में यह आवश्यक नहीं है, क्योंकि कोई अनाज सीमा नहीं है।
Nb	0-5%	Nb से γ'' बन सकता है, कम (700 डिग्री सेल्सियस से नीचे) तापमान पर एक मजबूत चरण।
Re, W, Hf, Mo, Ta	1-10%	उच्‍चतापसह धातु, ठोस विलयन को मजबूत करने (और कार्बाइड गठन) के लिए थोड़ी मात्रा में जोड़ा जाता है। ये भारी होते हैं, लेकिन इनका गलनांक अत्यधिक उच्च होता है।

सक्रिय अनुसंधान

नी-आधारित सुपरऑलॉयज की तुलना में सह-आधारित सुपरऑलॉयज में संभावित रूप से उच्च गर्म जंग, ऑक्सीकरण और घिसाव का प्रतिरोध होता है। इस कारण से, पिछले कई वर्षों में सह-आधारित सुपरलॉइज़ विकसित करने के प्रयास भी किए गए हैं। हालाँकि, पारंपरिक सह-आधारित सुपरऑलॉयज का व्यापक अनुप्रयोग नहीं हुआ है क्योंकि उनके पास नी-आधारित सुपरऑलॉयज की तुलना में उच्च तापमान पर कम शक्ति होती है।^[8] इसका मुख्य कारण यह है कि उनमें मूल रूप से नी-आधारित सुपरऑलॉयज में पाए जाने वाले γ’ अवक्षेपण प्रबलन की कमी प्रतीत होती है। मेटास्टेबल γ’-Co₃(Al,W) इंटरमेटेलिक कंपाउंड पर 2006 की एक रिपोर्ट में L1₂ संरचना के साथ सह-आधारित मिश्र धातु का सुझाव दिया गया था। एलॉय के इस वर्ग को पहली बार सी.एस. ली की 1971 की पीएचडी थीसिस में रिपोर्ट किया गया था।^[9] दो-चरण की सूक्ष्म संरचना में घनाकार γ' अवक्षेप होते हैं जो एक सतत γ मैट्रिक्स में अंतः स्थापित होते हैं और इसलिए रूपात्मक रूप से नी-आधारित सुपरऑलॉय के सूक्ष्म संरचना के समान होते हैं। यह दो चरणों के बीच उच्च सुसंगतता प्रस्तुत करता है, जो मुख्य कारकों में से एक है जिसके परिणामस्वरूप उत्कृष्ट उच्च तापमान शक्ति होती है।

यह गंभीर वातावरण में अनुप्रयोग के लिए लोड-बेयरिंग सह-आधारित सुपरलॉइज़ के वर्ग के विकास के लिए एक मार्ग प्रदान करता है।^[10]इन मिश्रधातुओं में, W 'इंटरमेटेलिक यौगिक' बनाने के लिए महत्वपूर्ण जोड़ है; यह उन्हें अधिक घनत्व (>9.6 g/cm³) देता है। γ - γ' कोबाल्ट-आधारित सुपरऑलॉयज़ का एक वर्ग जो डब्ल्यू-फ्री है, निकेल-आधारित सुपरलॉइज़ की तुलना में बहुत कम घनत्व वाला है।^[11]^[12]^[13]^[14] Co का गलनांक Ni से अधिक होता है। इसलिए, यदि उच्च तापमान शक्ति में सुधार किया जा सकता है, तो सह-आधारित सुपरऑलॉय नी-आधारित जेट इंजनों को प्रतिस्थापित कर सकते हैं।

चरण गठन

ठोस विलयन को मजबूत करने के कारण तत्वों को जोड़ना आमतौर पर मददगार होता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप अवांछित अवक्षेपण हो सकता है। अवक्षेपों को ज्यामितीय रूप से निकट-संकुलित (जीसीपी), स्थैतिक रूप से निकट-संकुलित (टीसीपी), या कार्बाइड के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। जीसीपी चरण आमतौर पर यांत्रिक गुणों का लाभ उठाते हैं, लेकिन टीसीपी चरण अक्सर हानिकारक होते हैं जीसीपी चरण आमतौर पर यांत्रिक गुणों के लिए अच्छे होते हैं, लेकिन टीसीपी चरण अक्सर हानिकारक होते हैं। चूंकि टीसीपी चरण वास्तव में बंद पैक नहीं होते हैं, उनके पास कुछ पर्ची प्रणाली और भंगुर होते हैं। इसके अतिरिक्त, वे जीसीपी चरणों से तत्वों को "स्कैवेंज" करते हैं। कई तत्व जो γ' बनाने के लिए अच्छे हैं या ठोस विलयन मजबूत करने के लिए टीसीपी अवक्षेपित कर सकते हैं। उचित संतुलन टीसीपी से परहेज करते हुए जीसीपी को बढ़ावा देता है।

टीसीपी चरण निर्माण क्षेत्र कमजोर हैं क्योंकि वे:^[15]^[16]

टीसीपी चरण में स्वाभाविक रूप से खराब यांत्रिक गुण हैं
टीसीपी चरण γ मैट्रिक्स के साथ असंगत है
टीसीपी चरण एक कमी क्षेत्र से घिरा हुआ है जहां कोई γ' नहीं है
टीसीपी चरण आमतौर पर नुकीली प्लेट या सुई जैसी आकारिकी बनाते हैं जो नाभिक दरारें करती हैं

मुख्य जीसीपी चरण γ' है। इस चरण के कारण लगभग सभी सुपरऑलॉय नी-आधारित हैं। γ' एक क्रमित L12 (उच्चारण L-एक-दो) है, जिसका अर्थ है कि यूनिट सेल के सामने पर इसका एक निश्चित परमाणु है, और यूनिट सेल के कोनों पर एक निश्चित परमाणु है। नी-आधारित सुपरऑलॉय आमतौर पर नी को सामने पर और Ti या Al को कोनों पर पेश करते हैं।

एक और "अच्छा" जीसीपी चरण γ'' है। यह γ के साथ सुसंगत भी है, लेकिन यह उच्च तापमान पर घुल जाता है।

सुपरलॉय के चरण^[15]^[16]
अवस्था	वर्गीकरण	संरचना	संघटन(s)	उपस्थिति	प्रभाव
γ	आव्यूह	अव्यवस्थित एफ सी सी	Ni, Co, Fe और ठोस विलयन में अन्य तत्व	अन्य अवक्षेपों की पृष्ठभूमि	मैट्रिक्स चरण, अवक्षेप के लिए लचीलापन और संरचना प्रदान करता है
γ'	जी सी पी	L1₂ (व्यवस्थित एफ सी सी)	Ni₃(Al,Ti)	क्यूब्स, गोल क्यूब्स, गोले या प्लेटलेट्स (जाली बेमेल के आधार पर)	मुख्य सुदृढ़ीकरण चरण। γ' γ के साथ सुसंगत है, जो लचीलेपन की अनुमति देता है।
कार्बाइड	कार्बाइड	एफ सी सी	mC, m₂₃C₆, and m₆C (m ⁠= ⁠धातु)	धागे की तरह गुच्छे, मोतियों की माला की तरह	कई कार्बाइड हैं, लेकिन वे सभी फैलाव सुदृढ़ीकरण और अनाज सीमा स्थिरीकरण प्रदान करते हैं।
γ''	जी सी पी	D0₂₂ (व्यवस्थित बी सी टी)	Ni₃Nb	बहुत छोटी चक्रिका	यह अवक्षेप γ' के साथ सुसंगत है। यह IN-718 में मुख्य सुदृढ़ीकरण चरण है, लेकिन γ'' उच्च तापमान पर घुल जाता है।
η	जी सी पी	D0₂₄ (व्यवस्थित एच सी पी)	Ni₃Ti	सेलुलर या विडमैनस्टेटन पैटर्न बना सकते हैं	चरण सबसे खराब नहीं है, लेकिन यह γ' जितना अच्छा नहीं है। यह अनाज की सीमाओं को नियंत्रित करने में उपयोगी हो सकता है।.
δ	निबिड़ संकुलित नहीं	विषमलंबाक्ष	Ni₃Nb	एकिकुलर (सुई की तरह)	इस चरण के साथ मुख्य मुद्दा यह है कि यह γ के साथ सुसंगत नहीं है, लेकिन यह स्वाभाविक रूप से कमजोर नहीं है। यह आम तौर पर γ'' को विघटित करने से बनता है, लेकिन कभी-कभी इसे अनाज सीमा शोधन के लिए जानबूझकर छोटी मात्रा में जोड़ा जाता है।
σ	टी सी पी	चतुष्फलकीय	FeCr, FeCrMo, CrCo	दीर्घीभूत ग्लोबुलेस	इस टीसीपी को आमतौर पर सबसे खराब यांत्रिक गुण माना जाता है।^[17] यह यांत्रिक गुणों के लिए कभी भी वांछनीय नहीं है।
μ	टी सी पी	षटकोणीय	Fe₂Nb, Co₂Ti, Fe₂Ti	ग्लोब्यूल्स या प्लेटलेट्स	इस चरण में विशिष्ट टीसीपी मुद्दे हैं। यह यांत्रिक गुणों के लिए कभी भी वांछनीय नहीं है।
लावेस	टी सी पी	त्रिसमनताक्ष	(Fe,Co)₇(Mo,W)₆	मोटे विडमैनस्टेटन प्लेटलेट्स	इस चरण में विशिष्ट टीसीपी मुद्दे हैं। यह यांत्रिक गुणों के लिए कभी भी वांछनीय नहीं है।

सुपरऑलॉयज के परिवार

नी-आधारित सुपरऑलॉयज का इतिहास और विकास

संयुक्त राज्य अमेरिका 1905 के आसपास गैस टर्बाइन के विकास में दिलचस्पी दिखाई।^[1]1910-1915 से, गैस टर्बाइनों में उच्च तापमान से बचने के लिए ऑस्टेनिटिक (γ चरण) स्टेनलेस स्टील्स विकसित किए गए थे। 1929 तक, 80Ni-20Cr मिश्र धातु मानक था, जिसमें Ti और Al के छोटे जोड़ थे। हालांकि प्रारंभिक धातुविज्ञानी इसे अभी तक नहीं जानते थे, वे नी-आधारित सुपरऑलॉयज में छोटे γ' अवक्षेप बना रहे थे। इन मिश्र धातुओं ने जल्दी ही Fe- और सह-आधारित सुपर मिश्रधातुओं को पीछे छोड़ दिया, जिन्हें कार्बाइड और ठोस घोल से मजबूत किया गया था।

हालांकि सीआर मिश्र धातुओं को ऑक्सीकरण और 700 डिग्री सेल्सियस तक जंग से बचाने के लिए बहुत अच्छा था, लेकिन धातुविदों ने अल के पक्ष में सीआर को कम करना शुरू कर दिया, जिसमें बहुत अधिक तापमान पर ऑक्सीकरण प्रतिरोध था। सीआर की कमी के कारण गर्म क्षरण की समस्या उत्पन्न हो जाती है, इसलिए कोटिंग्स को विकसित करने की आवश्यकता होती है।

1950 के आसपास, वैक्यूम प्रेरण पिघलने का व्यवसायीकरण हो गया, जिससे धातुकर्मियों को अधिक सटीक संरचना के साथ उच्च शुद्धता वाले मिश्र धातु बनाने की अनुमति मिली।

60 और 70 के दशक में, धातुविदों ने मिश्र धातु रसायन से मिश्र धातु प्रसंस्करण पर ध्यान केंद्रित किया। स्तंभकार या एकल-क्रिस्टल टरबाइन ब्लेड की अनुमति देने के लिए दिशात्मक ठोसकरण विकसित किया गया था। ऑक्साइड फैलाव से मजबूत मिश्र धातु बहुत महीन दाने और सुपरप्लास्टी प्राप्त कर सकती है।

नी-आधारित सुपरऑलॉय चरण

गामा (γ): यह चरण नी-आधारित सुपरऑलॉय के मैट्रिक्स की रचना करता है। यह मिश्र धातु तत्वों का एक ठोस विलयन एफ सी सी ऑस्टेनिटिक चरण है।^[17]^[18] अधिकांश वाणिज्यिक नी-आधारित मिश्र धातुओं में पाए जाने वाले मिश्र धातु तत्व हैं, C, Cr, Mo, W, Nb, Fe, Ti, Al, V, और Ta है। इन सामग्रियों के निर्माण के दौरान, जैसे ही नी-मिश्र धातुओं को पिगला कर ठंडा किया जाता है, कार्बाइड अवक्षेपित होने लगते हैं, इससे भी कम तापमान पर γ' चरण अवक्षेपित होता है।^[18]^[19]
गामा प्राइम (γ'): यह चरण मिश्रधातु को मजबूत करने के लिए प्रयुक्त तलछट का गठन करता है। यह Ni₃(Ti,Al) पर आधारित एक अन्तराधातुक चरण है जिसमें एक आदेशित FCC L1₂ संरचना है।^[17]γ' चरण सुपरऑलॉय के मैट्रिक्स के साथ सुसंगत है जिसमें जाली पैरामीटर होता है जो लगभग 0.5% भिन्न होता है। Ni3(Ti,Al) क्यूब सामने पर Ni परमाणुओं के साथ आदेशित प्रणाली हैं और क्यूब किनारों पर Al या Ti परमाणु हैं। जैसे ही γ' के कण एकत्रित होते हैं, वे घनाकार संरचनाओं को बनाने वाली <100> दिशाओं के साथ संरेखित करके अपनी ऊर्जा अवस्थाओं को कम कर देते हैं।^[18]इस चरण में 600 डिग्री सेल्सियस और 850 डिग्री सेल्सियस के बीच अस्थिरता की एक खिड़की है, जिसके अंदर γ' एचसीपी η चरण में बदल जाएगा। 650 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर अनुप्रयोगों के लिए, γ" चरण को मजबूत करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।^[20]

File:Ni3Nb Body Centered Tetragonal.JPG

γ के लिए क्रिस्टल संरचना (नी₃नायब) (बॉडी सेंटर्ड टेट्रागोनल)

* गामा डबल प्राइम (γ"):यह चरण आमतौर पर Ni3Nb या Ni3V है और इसका उपयोग γ' के सापेक्ष कम तापमान (<650 °C) पर Ni-आधारित सुपरऑलॉयज़ को मजबूत करने के लिए किया जाता है। γ" की क्रिस्टल संरचना शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल (बीसीटी) है, और चरण γ में {001} परिवार के समानांतर γ" में (001) विमानों के साथ 60 एन एम एक्स 10 एन एम डिस्क के रूप में अवक्षेपित होता है। ये असमदिग्वर्ती होने की दशा डिस्क शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल अवक्षेप और चेहरे-केंद्रित क्यूबिक मैट्रिक्स के बीच जाली स्थिरांक के परिणामस्वरूप बनती हैं। यह जाली स्थिरांक उच्च सुसंगतता उपभेदों की ओर जाता है, जो एक साथ आदेश सख्त होने के साथ-साथ प्राथमिक सुदृढ़ीकरण तंत्र हैं। γ" चरण लगभग 650 डिग्री सेल्सियस से ऊपर अस्थिर है।^[20]

कार्बाइड चरण: कार्बाइड का निर्माण आमतौर पर हानिकारक होता है, हालांकि नी-आधारित सुपरऑलॉयज में उनका उपयोग उच्च तापमान पर विरूपण के खिलाफ सामग्री की संरचना को स्थिर करने के लिए किया जाता है। कार्बाइड अनाज की सीमाओं पर बनते हैं, अनाज की सीमा गति को रोकते हैं।^[17]^[18]
टोपोलॉजिकली क्लोज़-पैक्ड (टीसीपी) चरण: शब्द "टीसीपी चरण" चरणों के एक परिवार के किसी भी सदस्य को संदर्भित करता है (σ चरण, χ चरण, μ चरण, और लवेस चरण सहित) जो एटॉमिकली क्लोज-पैक्ड नहीं हैं, लेकिन हेक्सागोनल क्लोज-पैक स्टैकिंग के साथ कुछ क्लोज-पैक्ड प्लेन रखते हैं। टीसीपी चरण अत्यधिक भंगुर होते हैं और सुदृढ़ीकरण, ठोस विलयन दुर्दम्य तत्वों (सी आर, सी ओ, डब्ल्यू, और एम ओ सहित) के γ मैट्रिक्स को कम करते हैं। उच्च तापमान (>750 डिग्री सेल्सियस) पर लंबे समय (हजारों घंटे) के बाद गतिकी के परिणामस्वरूप ये चरण बनते हैं

सह-आधारित सुपरऑलॉयज का इतिहास और विकास

सह-आधारित सुपरलॉइज़ यांत्रिक गुणों के लिए कार्बाइड अवक्षेपण और ठोस विलय सुदृढ़ीकरण पर निर्भर करते हैं। जबकि ये सुदृढ़ीकरण तंत्र गामा प्राइम (γ') अ�

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 ====बॉन्ड कोट====
 बॉन्ड कोट सब्सट्रेट को थर्मल बैरियर का पालन करता है। इसके अतिरिक्त, बांड कोट ऑक्सीकरण संरक्षण प्रदान करता है और पर्यावरण की ओर सब्सट्रेट परमाणुओं की गति के खिलाफ प्रसार बाधा के रूप में कार्य करता है। बॉन्ड कोट के पांच प्रमुख प्रकार हैं: एल्युमिनाइड्स, प्लैटिनम-एल्युमिनाइड्स, एमसीआरएलवाई, कोबाल्ट-सेरमेट्स और निकल-क्रोमियम। एल्युमिनाइड बॉन्ड कोटिंग्स के लिए, कोटिंग की अंतिम सांद्रण और संरचना सब्सट्रेट सांद्रण पर निर्भर करती है। एल्युमिनाइड्स में 750 डिग्री सेल्सियस से नीचे लचीलापन नहीं होता है, और सीमित थर्मोमैकेनिकल थकान शक्ति प्रदर्शित करता है। पीटी-एलुमिनाइड्स ब्लेड पर जमा पीटी (5-10 माइक्रोन) की परत को छोड़कर एल्यूमिनाइड बॉन्ड कोट के समान होते हैं। पीटी ऑक्साइड आसंजन में सहायता करता है और गर्म जंग में योगदान देता है, जिससे ब्लेड का जीवनकाल बढ़ जाता है। पीटी चढ़ाना की लागत बढ़े हुए ब्लेड जीवन काल से उचित है। MCrAlY सब्सट्रेट के साथ दृढ़ता से अंतःक्रिया नहीं करता है। आम तौर पर प्लाज्मा छिड़काव, द्वितीयक एल्यूमीनियम ऑक्साइड से MCrAlY कोटिंग्स द्वारा लागू किया जाता है। इसका मतलब यह है कि कोटिंग्स एक बाहरी क्रोमिया परत और नीचे एक द्वितीयक एल्यूमिना परत बनाती हैं। ये ऑक्साइड संरचनाएँ उन उच्च तापमानों की सीमा में होती हैं जिनसे आमतौर पर सुपरऑलॉयज़ मिलते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Warnes |first1=Bruce Michael |title=Improved aluminide/MCrAlX coating systems for super alloys using CVD low activity aluminizing |journal=Surface and Coatings Technology |date=January 2003 |volume=163-164 |pages=106–111 |doi=10.1016/S0257-8972(02)00602-3 }}</ref> क्रोमिया ऑक्सीकरण और गर्म-जंग प्रतिरोध प्रदान करता है। एल्युमिना ऑक्सीडेशन तंत्र को स्व-निष्क्रिय करके ऑक्साइड वृद्धि को सीमित करके नियंत्रित करता है। येट्रियम सब्सट्रेट के लिए ऑक्साइड पालन को बढ़ाता है, और अनाज की सीमाओं के विकास को सीमित करता है (जिससे कोट शल्कन हो सकता हैं)।<ref>{{cite journal |last1=Tawancy |first1=H.M. |last2=Abbas |first2=N.M. |last3=Bennett |first3=A. |title=Role of Y during high temperature oxidation of an M-Cr-Al-Y coating on an Ni-base superalloy |journal=Surface and Coatings Technology |date=December 1994 |volume=68-69 |pages=10–16 |doi=10.1016/0257-8972(94)90130-9 }}</ref> रेनियम और टैंटलम को मिलाने से ऑक्सीकरण प्रतिरोध बढ़ जाता है। [[ टंगस्टन कार्बाइड |टंगस्टन कार्बाइड]] /कोबाल्ट जैसी सामग्रियों से युक्त कोबाल्ट-सिरमेट-आधारित कोटिंग्स का उपयोग घर्षण, संक्षारण, क्षरण और गर्मी के उत्कृष्ट प्रतिरोध के कारण किया जा सकता है।<ref>{{cite journal |author=D. Chuanxian |author2=H. Bingtang |author3=L. Huiling |title= Plasma-sprayed wear-resistant ceramic and cermet coating materials |journal=Thin Solid Films |date=24 August 1984 |volume=118 |issue=4 |pages=485–493 |doi=10.1016/0040-6090(84)90277-3|bibcode=1984TSF...118..485C }}</ref> ये [[ तरीके से सर्मेट cermet |तरीके से सर्मेट cermet]] कोटिंग उन परिस्थितियों में अच्छा प्रदर्शन करते हैं जहां तापमान और ऑक्सीकरण क्षति महत्वपूर्ण चिंताएं हैं, जैसे बॉयलर। कार्बाइड की ताकत के कारण कोबाल्ट सरमेट के अनूठे फायदों में से एक समय के साथ कोटिंग द्रव्यमान का न्यूनतम नुकसान है। कुल मिलाकर, सीमेट कोटिंग उन स्थितियों में उपयोगी होती है जहां यांत्रिक मांग रासायनिक मांगों के बराबर होती है। [[ जीवाश्म ईंधन |जीवाश्म ईंधन]], विद्युत [[ फर्नेस (घर का ताप) |फर्नेस (घर का ताप)]], और अपशिष्ट भस्मक भट्टियों द्वारा खिलाए गए बॉयलरों में निकेल-क्रोमियम कोटिंग्स का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जहां वाष्प में ऑक्सीकरण एजेंटों और संक्षारक यौगिकों के खतरे को संबोधित किया जाना चाहिए।<ref>{{cite journal |last1=Kawahara |first1=Yuuzou |title=Development and application of high-temperature corrosion-resistant materials and coatings for advanced waste-to-energy plants |journal=Materials at High Temperatures |date=January 1997 |volume=14 |issue=3 |pages=261–268 |doi=10.1080/09603409.1997.11689552 |bibcode=1997MaHT...14..261K }}</ref> स्प्रे-कोटिंग की विशिष्ट विधि कोटिंग संरचना पर निर्भर करती है। निकेल-क्रोमियम कोटिंग्स जिनमें आयरन या एल्युमिनियम भी होता है, स्प्रे और लेजर ग्लेज्ड होने पर बेहतर संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती हैं, जबकि शुद्ध निकल-क्रोमियम कोटिंग्स बेहतर प्रदर्शन करती हैं जब विशेष रूप से थर्मली स्प्रे किया जाता है।<ref>{{cite journal |last1=Longa |first1=Y. |last2=Takemoto |first2=M. |title=High-Temperature Corrosion of Laser-Glazed Alloys in Na 2 SO 4 -V 2 O 5 |journal=Corrosion |date=July 1992 |volume=48 |issue=7 |pages=599–607 |doi=10.5006/1.3315978 }}</ref>
 ===[[ परत | परत]] की प्रक्रिया के तरीके ===
 कई प्रकार की कोटिंग प्रक्रिया उपलब्ध है: पैक सीमेंटेशन प्रक्रिया, गैस चरण कोटिंग (दोनों एक प्रकार की रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) हैं), [[ थर्मल छिड़काव |थर्मल छिड़काव]] और भौतिक वाष्प जमाव। ज्यादातर मामलों में, कोटिंग प्रक्रिया के बाद, भागों के निकट-सतह क्षेत्रों को  [[ निकल एल्युमिनाइड |निकल एल्युमिनाइड]] के एक मैट्रिक्स में एल्यूमीनियम से समृद्ध किया जाता है।
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 ====थर्मल छिड़काव====
 थर्मल स्प्रेइंग में अग्रदूत सामग्री के फीडस्टॉक को गर्म करना और सतह पर छिड़काव करना शामिल है। विशिष्ट तकनीकें वांछित कण आकार, कोट की मोटाई, छिड़काव की गति, वांछित क्षेत्र आदि पर निर्भर करती हैं।<ref>G. R. Heath, P. Heimgartner, G. Irons, R. Miller, S. Gustafsson, ''Materials Science Forum'' 1997, 251–54, 809</ref> थर्मल छिड़काव सतह पर आसंजन पर निर्भर करता है। नतीजतन, आवेदन से पहले, सुपर मिश्र धातु की सतह को साफ और तैयार किया जाना चाहिए, और आमतौर पर पॉलिश किया जाना चाहिए।<ref>{{cite book|first=O.|last=Knotek|chapter=Thermal Spraying and Detonation Gun Processes|title=Handbook of Hard Coatings: Deposition Technologies, Properties and Applications|editor-first=R. F.|editor-last=Bunshah|publisher=Park Ridge, NJ: Noyes Pub.; Norwich, NY: William Andrew Pub.|date=2001|pages=77–107|chapter-url=https://www.uscti.com/u_pages/publications/pdfs/ItemQHandbookOfHardCoatingsNoyesPublications2001.pdf|isbn=9780815514381}}</ref>
 ====प्लाज्मा छिड़काव ====
-विभिन्न थर्मल स्प्रे विधियों में से, सुपरलॉइज़ कोटिंग के लिए अधिक आदर्श और आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में से एक प्लाज्मा स्प्रेइंग है। यह प्रयोग करने योग्य कोटिंग्स की बहुमुखी प्रतिभा और प्लाज्मा-स्प्रे किए गए कोटिंग्स के उच्च तापमान प्रदर्शन के कारण है।<ref>{{cite journal|first1=P.|last1=Niranatlumpong|first2=C. B.|last2=Ponton|first3=H. E.|last3=Evans|journal=Oxidation of Metals|date=2000|volume=53|issue=3–4|pages=241–258|doi=10.1023/A:1004549219013|title=The Failure of Protective Oxides on Plasma-Sprayed NiCrAlY Overlay Coatings|s2cid=136826569}}</ref> प्लाज्मा छिड़काव सामग्री की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला को समायोजित कर सकता है, अन्य तकनीकों की तुलना में बहुत अधिक। जब तक पिघलने और अपघटन तापमान के बीच का अंतर 300 केल्विन से अधिक है, तब तक एक सामग्री को पिघलाया जा सकता है और प्लाज्मा छिड़काव के माध्यम से एक कोटिंग के रूप में लगाया जा सकता है।<ref>P. Fauchais, A. Vardelle, M. Vardelle, ''Modelling of Plasma Spraying of Ceramic Films and Coatings'', Ed. Vinenzini, Pub. Elsevier State Publishers B.V 1991.</ref>{{page needed|date=December 2016}}
+प्लाज्मा छिड़काव प्रयोग करने योग्य कोटिंग्स और उच्च तापमान प्रदर्शन की बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है।<ref>{{cite journal|first1=P.|last1=Niranatlumpong|first2=C. B.|last2=Ponton|first3=H. E.|last3=Evans|journal=Oxidation of Metals|date=2000|volume=53|issue=3–4|pages=241–258|doi=10.1023/A:1004549219013|title=The Failure of Protective Oxides on Plasma-Sprayed NiCrAlY Overlay Coatings|s2cid=136826569}}</ref> प्लाज़्मा छिड़काव अन्य तकनीकों की तुलना में सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को समायोजित कर सकता है। जब तक पिघलने और अपघटन तापमान के बीच का अंतर 300 K से अधिक है, तब तक प्लाज्मा छिड़काव व्यवहार्य है।<ref>P. Fauchais, A. Vardelle, M. Vardelle, ''Modelling of Plasma Spraying of Ceramic Films and Coatings'', Ed. Vinenzini, Pub. Elsevier State Publishers B.V 1991.</ref>
 ==== गैस चरण कोटिंग ====
-यह प्रक्रिया उच्च तापमान, लगभग 1080 डिग्री सेल्सियस पर की जाती है। कोटिंग सामग्री को आमतौर पर लेपित किए जाने वाले भागों के साथ भौतिक संपर्क के बिना विशेष ट्रे पर लोड किया जाता है। कोटिंग मिश्रण में सक्रिय कोटिंग सामग्री और एक्टिवेटर होता है, लेकिन आमतौर पर इसमें थर्मल गिट्टी नहीं होती है। जैसा कि पैक सीमेंटेशन प्रक्रिया में, गैसीय एल्यूमीनियम क्लोराइड (या फ्लोराइड) को भाग की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है। हालाँकि, इस मामले में प्रसार बाहर की ओर है। इस तरह की कोटिंग के लिए डिफ्यूजन हीट ट्रीटमेंट की भी जरूरत होती है।
+गैस चरण कोटिंग उच्च तापमान, लगभग 1080 डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है। कोटिंग सामग्री को आमतौर पर लेपित किए जाने वाले भागों के साथ भौतिक संपर्क के बिना ट्रे पर लोड किया जाता है। कोटिंग मिश्रण में सक्रिय कोटिंग सामग्री और एक्टिवेटर होते हैं, लेकिन आमतौर पर थर्मल गिट्टी नहीं होती है। जैसा कि पैक सीमेंटेशन प्रक्रिया में, गैसीय एल्यूमीनियम क्लोराइड (या फ्लोराइड) को भाग की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है। हालाँकि, इस मामले में प्रसार बाहर की ओर है। इस तरह की कोटिंग के लिए डिफ्यूजन हीट ट्रीटमेंट की भी जरूरत होती है।
 === थर्मल बैरियर कोटिंग सिस्टम में विफलता तंत्र ===

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