सुपरलॉय: Difference between revisions

Revision as of 17:14, 22 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 सम्मलित हैं।

क्रिस्टल संरचना सामान्यतः 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 अधिकांशतः 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 सामान्यतः 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 सम्मलित 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 अतिरिक्त, यदि अनाज की सीमाएं सम्मलित 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 सामान्यतः 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 सामान्यतः यांत्रिक गुणों का लाभ उठाते हैं, लेकिन टीसीपी चरण अधिकांशतः हानिकारक होते हैं जीसीपी चरण सामान्यतः यांत्रिक गुणों के लिए अच्छे होते हैं, लेकिन टीसीपी चरण अधिकांशतः 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 सामान्यतः 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 सामान्यतः 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 सामान्यतः 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 सामान्यतः 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

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

@@ Line 15: / Line 15: @@
-रेंगना प्रतिरोध एक क्रिस्टल संरचना के भीतर [[ अव्यवस्था |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 | 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 |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।<ref>{{cite journal | last1 = Klein | first1 = L. | last2 = Shen | first2 = Y. | last3 = Killian | first3 = M. S. | last4 = Virtanen | first4 = S. | year = 2011 | title = Effect of B and Cr on the high temperature oxidation behaviour of novel γ/γ′-strengthened Co-base superalloys | journal = Corrosion Science | volume = 53 | issue = 9| pages = 2713–720 | doi=10.1016/j.corsci.2011.04.020}}</ref> 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।<ref>{{cite journal | last1 = Shinagawa | first1 = K. | last2 = Omori | first2 = Toshihiro | last3 = Oikawa | first3 = Katsunari | last4 = Kainuma | first4 = Ryosuke | last5 = Ishida | first5 = Kiyohito | year = 2009 | title = Ductility Enhancement by Boron Addition in Co–Al–W High-temperature Alloys | journal = Scripta Materialia | volume = 61 | issue = 6| pages = 612–15 | doi=10.1016/j.scriptamat.2009.05.037}}</ref> 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।
+रेंगना प्रतिरोध एक क्रिस्टल संरचना के भीतर [[ अव्यवस्था |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 | 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 |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।<ref>{{cite journal | last1 = Klein | first1 = L. | last2 = Shen | first2 = Y. | last3 = Killian | first3 = M. S. | last4 = Virtanen | first4 = S. | year = 2011 | title = Effect of B and Cr on the high temperature oxidation behaviour of novel γ/γ′-strengthened Co-base superalloys | journal = Corrosion Science | volume = 53 | issue = 9| pages = 2713–720 | doi=10.1016/j.corsci.2011.04.020}}</ref> 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 अतिरिक्त, यदि अनाज की सीमाएं सम्मलित 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।<ref>{{cite journal | last1 = Shinagawa | first1 = K. | last2 = Omori | first2 = Toshihiro | last3 = Oikawa | first3 = Katsunari | last4 = Kainuma | first4 = Ryosuke | last5 = Ishida | first5 = Kiyohito | year = 2009 | title = Ductility Enhancement by Boron Addition in Co–Al–W High-temperature Alloys | journal = Scripta Materialia | volume = 61 | issue = 6| pages = 612–15 | doi=10.1016/j.scriptamat.2009.05.037}}</ref> 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।
 {| class="wikitable"
 |+नी-आधारित सुपरऑलॉय संघटनएँ<ref name=":3" /><ref>{{Cite journal|last=Giamei|first=Anthony|title=Development of Single Crystal Superalloys: A Brief History|url=https://www.asminternational.org/documents/10192/6019788/amp17109p26.pdf/3def4e97-ace9-47e4-8661-2d7bc8f71f84|journal=Advanced Materials & Processes|date=September 2013|pages=26–30|via=asminternational}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Akca|first1=Enes|last2=Gursel|first2=Ali|date=2015|title=A Review on Superalloys and IN718 Nickel-Based INCONEL Superalloy|url=http://pen.ius.edu.ba/index.php/pen/article/viewFile/43/47|journal=Periodicals of Engineering and Natural Sciences|volume=3|issue=1|pages=15–27|via=pen.ius.edu.ba|doi=10.21533/pen.v3i1.43}}</ref>
@@ Line 201: / Line 201: @@
 दो प्रमुख प्रकार के ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की विशेषता ऑक्साइड परत है जो स्टील की सतह पर बनता है: या तो क्रोमिया बनाने वाला या एल्यूमिना बनाने वाला। सीआर-बनाने वाला स्टेनलेस स्टील सबसे आम प्रकार है। हालांकि, सीआर-फॉर्मिंग स्टील्स उच्च तापमान पर उच्च रेंगना प्रतिरोध प्रदर्शित नहीं करते हैं,विशेष रूप से जल वाष्प वाले वातावरण में। उच्च तापमान पर जल वाष्प के संपर्क में आने से Cr बनाने वाली मिश्र धातुओं में आंतरिक ऑक्सीकरण बढ़ सकता है और वाष्पशील Cr (ऑक्सी) हाइड्रॉक्साइड का तेजी से निर्माण हो सकता है, जो दोनों स्थायित्व और जीवनकाल को कम कर सकते हैं।<ref name=":1" />
-एल्यूमिना बनाने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स में स्टील की सतह पर एल्यूमिना ऑक्साइड के साथ ऑस्टेनाइट आयरन (FCC) का सिंगल-फेज मैट्रिक्स होता है। क्रोमिया की तुलना में एल्युमिना ऑक्सीजन में अधिक ऊष्मागतिकी रूप से स्थिर है। अल-फॉर्मिंग स्टील्स में, सुरक्षात्मक एल्यूमिना परत को बनाए रखने के लिए अल जलाशयों के रूप में कार्य करने के लिए NiAl अवक्षेप पेश किए जाते है। इसके अलावा, Nb और Cr का जोड़ NiAl के वेग आयतन अंशों को बढ़ाकर Al को बनाने और स्थिर करने में मदद करते हैं।<ref name=":1" />
+एल्यूमिना बनाने वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स में स्टील की सतह पर एल्यूमिना ऑक्साइड के साथ ऑस्टेनाइट आयरन (FCC) का सिंगल-फेज मैट्रिक्स होता है। क्रोमिया की तुलना में एल्युमिना ऑक्सीजन में अधिक ऊष्मागतिकी रूप से स्थिर है। अल-फॉर्मिंग स्टील्स में, सुरक्षात्मक एल्यूमिना परत को बनाए रखने के लिए अल जलाशयों के रूप में कार्य करने के लिए NiAl अवक्षेप पेश किए जाते है। इसके अतिरिक्त, Nb और Cr का जोड़ NiAl के वेग आयतन अंशों को बढ़ाकर Al को बनाने और स्थिर करने में मदद करते हैं।<ref name=":1" />
 एल्यूमिना बनाने वाले ऑस्टेनिटिक (एएफए) मिश्र धातुओं के कम से कम 5 ग्रेड, हवा में ऑक्सीकरण + 10% जल वाष्प पर अलग-अलग ऑपरेटिंग तापमान के साथ महसूस किया गया है:<ref name=":2">{{cite journal |last1=Muralidharan |first1=G. |last2=Yamamoto |first2=Y. |last3=Brady |first3=M. P. |last4=Walker |first4=L. R. |last5=Meyer III |first5=H. M. |last6=Leonard |first6=D. N. |title=Development of Cast Alumina-Forming Austenitic Stainless Steels |journal=JOM |date=November 2016 |volume=68 |issue=11 |pages=2803–2810 |doi=10.1007/s11837-016-2094-8 |bibcode=2016JOM....68k2803M |osti=1362187 |s2cid=137160315 }}</ref>
@@ Line 214: / Line 214: @@
 * AFA सुपरअलॉय (40-50)Fe-(30-35)Ni-(14-19)Cr-(2.5-3.5)Al-3Nb
 ** हवा में ऑक्सीकरण पर 750-850 डिग्री सेल्सियस ऑपरेटिंग तापमान + 10% जल वाष्प
-हवा में ऑक्सीकरण के साथ ऑपरेटिंग तापमान और कोई जल वाष्प अधिक होने की उम्मीद नहीं है। इसके अलावा, एक AFA सुपरऑलॉय ग्रेड निकेल अलॉय UNS N06617 के पास रेंगने की ताकत प्रदर्शित करता है।
+हवा में ऑक्सीकरण के साथ ऑपरेटिंग तापमान और कोई जल वाष्प अधिक होने की उम्मीद नहीं है। इसके अतिरिक्त, एक AFA सुपरऑलॉय ग्रेड निकेल अलॉय UNS N06617 के पास रेंगने की ताकत प्रदर्शित करता है।
 === सुपरलॉइज़ की सूक्ष्म संरचना ===
-शुद्ध  Ni3Al चरण में अल [[ परमाणुओं |परमाणुओं]] को क्यूबिक सेल के कोने पर रखा जाता है और सबलेटिस ए बनाता है। निकल परमाणु फलकों के केन्द्रों पर स्थित होते हैं और उपजालिका B बनाते हैं। चरण सख्ती से [[ रससमीकरणमितीय |रससमीकरणमितीय]] नहीं है। एक उपजालक में रिक्तियों की अधिकता मौजूद हो सकती है, जो रससमीकरणमितीय से विचलन की ओर ले जाती है। γ'-चरण के उपजालक ए और बी अन्य तत्वों के काफी अनुपात को विलेय कर सकते हैं। मिश्रधातु तत्व γ-चरण में भी घुल जाते हैं। γ'-चरण  [[ उपज शक्ति विसंगति |उपज शक्ति विसंगति]]  के माध्यम से मिश्र धातु को कठोर करता है। अव्यवस्थाएं γ'-चरण में अलग हो जाती हैं, जिससे एक [[ क्रिस्टलोग्राफिक दोष |क्रिस्टलोग्राफिक दोष]] विरोधी चरण सीमा का निर्माण होता है। ऊंचे तापमान पर, एंटी-फेज बाउंड्री (APB) से जुड़ी मुक्त ऊर्जा काफी कम हो जाती है अगर यह किसी विशेष तल पर स्थित हो, जो संयोग से अनुमत स्लिप तल नहीं है। APB क्रॉस-तल  को सीमित करने वाले आंशिक अव्यवस्थाओं का एक सेट ताकि APB निम्न-ऊर्जा तल पर स्थित हो, और चूंकि यह निम्न-ऊर्जा तल अनुमत स्लिप तल नहीं है, इसलिए पृथक अव्यवस्था अब प्रभावी रूप से बंद है। इस तंत्र द्वारा, γ'-चरण Ni3Al की यील्ड शक्ति तापमान के साथ लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाती है।
+शुद्ध  Ni3Al चरण में अल [[ परमाणुओं |परमाणुओं]] को क्यूबिक सेल के कोने पर रखा जाता है और सबलेटिस ए बनाता है। निकल परमाणु फलकों के केन्द्रों पर स्थित होते हैं और उपजालिका B बनाते हैं। चरण सख्ती से [[ रससमीकरणमितीय |रससमीकरणमितीय]] नहीं है। एक उपजालक में रिक्तियों की अधिकता सम्मलित हो सकती है, जो रससमीकरणमितीय से विचलन की ओर ले जाती है। γ'-चरण के उपजालक ए और बी अन्य तत्वों के काफी अनुपात को विलेय कर सकते हैं। मिश्रधातु तत्व γ-चरण में भी घुल जाते हैं। γ'-चरण  [[ उपज शक्ति विसंगति |उपज शक्ति विसंगति]]  के माध्यम से मिश्र धातु को कठोर करता है। अव्यवस्थाएं γ'-चरण में अलग हो जाती हैं, जिससे एक [[ क्रिस्टलोग्राफिक दोष |क्रिस्टलोग्राफिक दोष]] विरोधी चरण सीमा का निर्माण होता है। ऊंचे तापमान पर, एंटी-फेज बाउंड्री (APB) से जुड़ी मुक्त ऊर्जा काफी कम हो जाती है अगर यह किसी विशेष तल पर स्थित हो, जो संयोग से अनुमत स्लिप तल नहीं है। APB क्रॉस-तल  को सीमित करने वाले आंशिक अव्यवस्थाओं का एक सेट ताकि APB निम्न-ऊर्जा तल पर स्थित हो, और चूंकि यह निम्न-ऊर्जा तल अनुमत स्लिप तल नहीं है, इसलिए पृथक अव्यवस्था अब प्रभावी रूप से बंद है। इस तंत्र द्वारा, γ'-चरण Ni3Al की यील्ड शक्ति तापमान के साथ लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाती है।
 [[ गैस टर्बाइन | गैस टर्बाइन]] इंजनों में ब्लेड अनुप्रयोगों के लिए प्रारंभिक सामग्री चयन में 1940 के दशक में [[ निमोनिक |निमोनिक]] श्रृंखला के मिश्र धातु जैसे मिश्र धातु सम्मलित थे।<ref name="RCREED" />प्रारंभिक निमोनिक श्रृंखला में γ' Ni3(Al,Ti) एक γ मैट्रिक्स में अवक्षेपित होता है, साथ ही अतिरिक्त अनाज सीमा शक्ति के लिए [[ करबैड |करबैड]] (जैसे Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>) [[Index.php?title=अनाज की सीमाओं|अनाज की सीमाओं]] पर विभिन्न धातु-कार्बन [[ करबैड |करबैड]] (जैसे Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>) सम्मलित होते हैं।<ref>{{cite journal|first1=D.|last1=Bombač|first2=M.|last2=Fazarinc|first3=G.|last3=Kugler|first4=S.|last4=Spajić|title=Microstructure development of Nimonic 80A superalloys during hot deformation|journal=Materials and Geoenvironment|volume=55|issue=3|date=2008|pages=319–328|url=https://www.researchgate.net/publication/291124171|access-date=2020-03-08|via=ResearchGate}}</ref> 1950 के दशक में वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग [[ ढलाई |ढलाई]] तकनीक आने तक टर्बाइन ब्लेड घटकों को [[ लोहारी |लोहारी]] बना दिया गया था।<ref name="RCREED" />{{page needed|date=December 2016}} इस प्रक्रिया ने सफाई में काफी सुधार किया, दोषों को कम किया और सामग्री की ताकत और तापमान क्षमता में वृद्धि की।
@@ Line 233: / Line 233: @@
 गुणों और प्रदर्शन के अद्वितीय संयोजन के कारण सिंगल क्रिस्टल (SX) सुपरऑलॉय का एयरो और औद्योगिक गैस टरबाइन इंजन के उच्च दबाव वाले टर्बाइन सेक्शन में व्यापक अनुप्रयोग है। एकल क्रिस्टल कास्टिंग प्रौद्योगिकी की शुरुआत के बाद से,सिंगल क्रिस्टल मिश्र धातु के विकास ने तापमान क्षमता की वृद्धि पर ध्यान केंद्रित किया है, और मिश्र धातु के प्रदर्शन में प्रमुख सुधार रेनियम (आरई) और रूथेनियम (आरयू) से जुड़े हैं।<ref>{{cite journal |last1=Wahl |first1=Jacqueline |last2=Harris |first2=Ken |title=New single crystal superalloys – overview and update |journal=MATEC Web of Conferences |date=2014 |volume=14 |pages=17002 |doi=10.1051/matecconf/20141417002 |doi-access=free }}</ref>
-सुपरअलॉय सिंगल क्रिस्टल का रेंगना विरूपण व्यवहार दृढ़ता से तापमान-, तनाव-, अभिविन्यास- और मिश्र धातु पर निर्भर है। एकल-क्रिस्टल सुपरअलॉय के लिए, विभिन्न तापमान और तनाव के शासन के तहत रेंगना विरूपण के तीन तरीके होते हैं: राफ्टिंग, तृतीयक और प्राथमिक।<ref>{{cite book|last1=Nabarro|first1=F. R. N.|last2=de Villiers|first2=H. L.|title=The Physics of creep : creep and creep-resistant alloys|publisher=Talylor and Francis|location=London|date=1995|isbn=9780850668520}}</ref> कम तापमान (~750 डिग्री सेल्सियस) पर, एसएक्स मिश्रधातु ज्यादातर प्राथमिक रेंगने व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं। मटं एट अल पर निष्कर्ष निकाला कि प्राथमिक रेंगना विरूपण की सीमा तन्यता अक्ष और <001>/<011> समरूपता सीमा के बीच के कोण पर दृढ़ता से निर्भर करती है।<ref>{{cite journal|last1=Matan|first1=N.|last2=Cox|first2=D. C.|last3=Carter|first3=P.|last4=Rist|first4=M. A.|last5=Rae|first5=C. M. F.|last6=Reed|first6=R. C.|year=1999|title=Creep of CMSX-4 superalloy single crystals: effects of misorientation and temperature|journal=Acta Materialia|volume=47|issue=5|pages=1549–1563|doi=10.1016/s1359-6454(99)00029-4|bibcode=1999AcMat..47.1549M}}</ref> 850 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, तृतीयक रेंगना हावी होता है और तनाव को कम करने वाले व्यवहार को बढ़ावा देता है।<ref name="RCREED" /> जब तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, तो राफ्टिंग प्रभाव प्रचलित होता है जहां क्यूबिक कण तन्यता तनाव के तहत फ्लैट आकार में परिवर्तित हो जाते हैं।<ref>{{cite journal|first=Frank R. N.|last=Nabarro|title=Rafting in Superalloys|date=1996|journal=Metallurgical and Materials Transactions A|volume=27|issue=3|pages=513–530|doi=10.1007/BF02648942|bibcode=1996MMTA...27..513N|s2cid=137172614}}</ref> राफ्ट्स तन्यता अक्ष के लंबवत होते हैं, क्योंकि γ चरण ऊर्ध्वाधर चैनलों से क्षैतिज वाले में ले जाया जाता है। रीड एट अल पर 1105 डिग्री सेल्सियस और 100 एमपीए पर <001> उन्मुख सीएमएसएक्स-4 सिंगल क्रिस्टल सुपरलॉय के अक्षीय क्रीप विरूपण का अध्ययन किया। उन्होंने बताया कि राफ्टिंग रेंगने वाले जीवन के लिए फायदेमंद है क्योंकि यह रेंगने वाले तनाव के विकास में देरी करता है। इसके अलावा, राफ्टिंग जल्दी से होती है और एक महत्वपूर्ण तनाव तक पहुंचने तक रेंगने वाले तनाव के संचय को दबा देती है।<ref>{{cite journal|first1=R. C.|last1=Reed|first2=N.|last2=Matan|first3=D. C.|last3=Cox|first4=M. A.|last4=Rist|first5=C. M. F.|last5=Rae|date=1999|title=Creep of CMSX-4 superalloy single crystals: effects of rafting at high temperature|journal=Acta Materialia|volume=47|issue=12|pages=3367–3381|doi=10.1016/S1359-6454(99)00217-7|bibcode=1999AcMat..47.3367R}}</ref>
+सुपरअलॉय सिंगल क्रिस्टल का रेंगना विरूपण व्यवहार दृढ़ता से तापमान-, तनाव-, अभिविन्यास- और मिश्र धातु पर निर्भर है। एकल-क्रिस्टल सुपरअलॉय के लिए, विभिन्न तापमान और तनाव के शासन के तहत रेंगना विरूपण के तीन तरीके होते हैं: राफ्टिंग, तृतीयक और प्राथमिक।<ref>{{cite book|last1=Nabarro|first1=F. R. N.|last2=de Villiers|first2=H. L.|title=The Physics of creep : creep and creep-resistant alloys|publisher=Talylor and Francis|location=London|date=1995|isbn=9780850668520}}</ref> कम तापमान (~750 डिग्री सेल्सियस) पर, एसएक्स मिश्रधातु ज्यादातर प्राथमिक रेंगने व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं। मटं एट अल पर निष्कर्ष निकाला कि प्राथमिक रेंगना विरूपण की सीमा तन्यता अक्ष और <001>/<011> समरूपता सीमा के बीच के कोण पर दृढ़ता से निर्भर करती है।<ref>{{cite journal|last1=Matan|first1=N.|last2=Cox|first2=D. C.|last3=Carter|first3=P.|last4=Rist|first4=M. A.|last5=Rae|first5=C. M. F.|last6=Reed|first6=R. C.|year=1999|title=Creep of CMSX-4 superalloy single crystals: effects of misorientation and temperature|journal=Acta Materialia|volume=47|issue=5|pages=1549–1563|doi=10.1016/s1359-6454(99)00029-4|bibcode=1999AcMat..47.1549M}}</ref> 850 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, तृतीयक रेंगना हावी होता है और तनाव को कम करने वाले व्यवहार को बढ़ावा देता है।<ref name="RCREED" /> जब तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है, तो राफ्टिंग प्रभाव प्रचलित होता है जहां क्यूबिक कण तन्यता तनाव के तहत फ्लैट आकार में परिवर्तित हो जाते हैं।<ref>{{cite journal|first=Frank R. N.|last=Nabarro|title=Rafting in Superalloys|date=1996|journal=Metallurgical and Materials Transactions A|volume=27|issue=3|pages=513–530|doi=10.1007/BF02648942|bibcode=1996MMTA...27..513N|s2cid=137172614}}</ref> राफ्ट्स तन्यता अक्ष के लंबवत होते हैं, क्योंकि γ चरण ऊर्ध्वाधर चैनलों से क्षैतिज वाले में ले जाया जाता है। रीड एट अल पर 1105 डिग्री सेल्सियस और 100 एमपीए पर <001> उन्मुख सीएमएसएक्स-4 सिंगल क्रिस्टल सुपरलॉय के अक्षीय क्रीप विरूपण का अध्ययन किया। उन्होंने बताया कि राफ्टिंग रेंगने वाले जीवन के लिए फायदेमंद है क्योंकि यह रेंगने वाले तनाव के विकास में देरी करता है। इसके अतिरिक्त, राफ्टिंग जल्दी से होती है और एक महत्वपूर्ण तनाव तक पहुंचने तक रेंगने वाले तनाव के संचय को दबा देती है।<ref>{{cite journal|first1=R. C.|last1=Reed|first2=N.|last2=Matan|first3=D. C.|last3=Cox|first4=M. A.|last4=Rist|first5=C. M. F.|last5=Rae|date=1999|title=Creep of CMSX-4 superalloy single crystals: effects of rafting at high temperature|journal=Acta Materialia|volume=47|issue=12|pages=3367–3381|doi=10.1016/S1359-6454(99)00217-7|bibcode=1999AcMat..47.3367R}}</ref>

Anonymous

Search

सुपरलॉय: Difference between revisions

Namespaces

More

Page actions

Revision as of 17:14, 22 February 2023

Contents

रासायनिक विकास

सक्रिय अनुसंधान

चरण गठन

सुपरऑलॉयज के परिवार