उच्च तापमान वाले एयरोस्पेस वातावरण में 718 के उन्नत रेंगना-प्रतिरोधी व्यवहार

दिनांक: 2025-05-30 14:59:43View:269टैग: रोंसको, निकल मिश्र धातु आपूर्तिकर्ता

1960 के दशक में INCO द्वारा विकसित एक वर्षा-कठोर निकेल-क्रोमियम मिश्र धातु 718, Inculation 718, एयरोस्पेस क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण सुपरलॉय में से एक है। का इसका अनूठा संयोजन उच्च उपज शक्ति, थकान प्रतिरोध, रेंगना प्रतिरोध और जंग प्रतिरोध उच्च तापमान की स्थिति के तहत इसे गैस टरबाइन इंजन, रॉकेट प्रोपल्शन सिस्टम और अन्य उच्च-प्रदर्शन मशीनरी में अपरिहार्य बनाता है।

अन्य निकेल-आधारित मिश्र धातुओं के अलावा 718 को क्या सेट करता है, यह केवल इसकी ताकत नहीं है, बल्कि इसकी ताकत है रेंगना विरूपण के लिए उल्लेखनीय दीर्घकालिक प्रतिरोध, यहां तक कि 650 डिग्री सेल्सियस और उससे आगे के निरंतर तापमान पर। जैसा कि इंजन डिजाइन उच्च परिचालन तापमान और लंबे समय तक सेवा के लिए धक्का देते हैं, 718 के रेंगने के प्रतिरोध को समझना और बढ़ाना एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग चुनौती बन जाता है।

यह लेख गहराई से खोज करता है धातु -संबंधी सिद्धांत 718 के रेंगना प्रतिरोध को कम करना, गर्मी उपचार रणनीतियाँ इसके प्रदर्शन का अनुकूलन करने के लिए, उन्नत विनिर्माण दृष्टिकोण, और यह यह मिशन-क्रिटिकल एयरोस्पेस घटकों में भूमिका निभाता है.

रेंगना प्रतिरोध का माइक्रोस्ट्रक्चरल फाउंडेशन

Infoll 718 के प्रदर्शन के मूल में इसका माइक्रोस्ट्रक्चर है। मिश्र धातु मुख्य रूप से एक होता है एफसीसी (चेहरा केंद्रित क्यूबिक) γ- मैट्रिक्स निम्नलिखित नाममात्र रचना के साथ:

तत्व	सामग्री (wt%))
निकेल (नी)	~52.5%
क्रोमियम)	~19%
लोहे (fe))	~18.5%
नीबियम (एनबी))	~5.1%
मोलिब्डेनम (मो))	~3.0%
टाइटेनियम)	~1.0%
एल्यूमीनियम)	~0.5%

मजबूत तंत्र दो प्रमुख चरणों की नियंत्रित वर्षा पर आधारित है:

γ ′ (Ni₃ (AL, TI)) – एक सुसंगत, समग्र शक्ति के लिए जिम्मेदार एफसीसी चरण का आदेश दिया।
γ ″ (ni₃nb) – एक शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल चरण जो मध्यवर्ती तापमान पर अद्वितीय रेंगना प्रतिरोध प्रदान करता है।

क्या अंतर 718 को अलग करता है इसकी निर्भरता पर निर्भरता है प्राथमिक मजबूतता के रूप में and ″, अन्य सुपरलॉय के विपरीत जो मुख्य रूप से ′ ′ पर भरोसा करते हैं। γ ″ अवक्षेपण बारीक रूप से बिखरे हुए डिस्क जैसी संरचनाएं हैं जो प्रभावी रूप से अव्यवस्थाओं को पिन करते हैं, डिस्लोकेशन चढ़ाई और क्रॉस-स्लिप प्रतिरोध तंत्र दोनों के माध्यम से रेंगना को दबा देते हैं।

ऊंचा तापमान पर रेंगना तंत्र

रेंगना एक समय-निर्भर विरूपण प्रक्रिया है जो सामग्री के निरपेक्ष पिघलने के तापमान (केल्विन में) से 0.4 गुना से ऊपर के तापमान पर महत्वपूर्ण हो जाती है। के लिए INCONCEL 718, पिघलने बिंदु 1336 डिग्री सेल्सियस के आसपास है, और इस प्रकार रेंगना ~ 550 डिग्री सेल्सियस और उससे अधिक पर एक चिंता का विषय बन जाता है।

INCONCEL 718 में रेंगना निम्नलिखित चरणों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

प्राथमिक रेंगना: प्रारंभिक प्लास्टिक विरूपण, आंतरिक तनाव संतुलन के रूप में तेजी से धीमा विकसित होता है।
द्वितीयक (स्थिर-राज्य) रेंगना: इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण चरण, एक निरंतर तनाव दर की विशेषता है। यह अधिकांश परीक्षण और मॉडलिंग का फोकस है।
तृतीयक रेंगना: अनाज की सीमा गुहिकायन, शून्य गठन, या उपसर्ग के कारण तनाव में त्वरण।

718 प्रदर्शन असाधारण रूप से निम्न माध्यमिक रेंगना दरें निम्नलिखित तंत्र के कारण:

γ ″ अवक्षेपण प्रभावी अव्यवस्था बाधाओं के रूप में कार्य करते हैं।
उच्च अनाज सीमा सामंजस्य गुहा को कम करता है।
जैसे कार्बाइड एमसी (एनबीसी) और मठ₆ अनाज की सीमाओं पर फार्म, आगे अनाज की सीमा फिसलने को बाधित करता है।

हीट ट्रीटमेंट: माइक्रोस्ट्रक्चरल कंट्रोल की कुंजी

INCONCEL 718 आमतौर पर एक संयोजन के माध्यम से गर्मी-इलाज किया जाता है समाधान एनीलिंग और डबल एजिंग:

समाधान एनीलिंग ~ 980-1050 ° C पर: अवांछित चरणों को भंग कर देता है और मैट्रिक्स को समरूप करता है।
पहला एजिंग स्टेप (~8 घंटे के लिए 720 डिग्री सेल्सियस): ′ ′ और ″ of वर्षा शुरू करता है।
दूसरी उम्र बढ़ने का कदम (~8 घंटे के लिए 620 डिग्री सेल्सियस): आगे स्थिर हो जाता है और अवक्षेप को परिष्कृत करता है।

उचित गर्मी उपचार रेंगना टूटना जीवन में सुधार कर सकता है 200–400%। ″ ″ चरण की प्रभावशीलता इसके ऊपर बहुत अधिक निर्भर करती है:

आकार: इष्टतम मजबूत बनाने के लिए आदर्श रूप से 10-50 एनएम।
वितरण: वर्दी फैलाव स्थानीयकृत तनाव संचय में देरी करता है।
वॉल्यूम फ़्रैक्शन: उच्च अंश ताकत में सुधार करते हैं लेकिन लचीलापन कम कर सकते हैं।

ओवर-एजिंग या अनुचित एनीलिंग का गठन हो सकता है (चरण (ni₃nb)), जो मैट्रिक्स से नायबियम को कम करता है और उपलब्ध ″ ″ को कम करता है, जिससे रेंगना प्रतिरोध कमजोर होता है।

रेंगना प्रदर्शन बेंचमार्क

अनुभवजन्य रेंगने वाले परीक्षणों ने ठीक से वृद्ध इनकनेल 718 के लिए निम्नलिखित विशेषताओं की स्थापना की है:

तापमान)	लागू तनाव)	टूटना जीवन (hrs))
650	350	> 10,000
700	250	~7,000
750	180	~2,000

वैकल्पिक मिश्र की तुलना में जैसे INCONCEL 625 या वास्पालॉय, Inconel 718 बेहतर वेल्डेबिलिटी और अधिक अनुकूल लागत-से-प्रदर्शन अनुपात प्रदान करता है, विशेष रूप से में मध्यवर्ती तापमान शासन (600-700 ° C)).

एयरोस्पेस में आवेदन

एयरोस्पेस सेक्टर को रेंगने की ताकत और फैब्रिकेबिलिटी के 718 के संतुलन से लाभ होता है। प्रमुख अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

टरबाइन डिस्क: रेडियल तनाव और थर्मल ग्रेडिएंट्स के अधीन। रेंगना-चंचय बातचीत के लिए 718 का प्रतिरोध इसे आदर्श बनाता है।
कंप्रेसर रोटार और सील: गर्म गैस पथ में संचालन, दीर्घकालिक आयामी स्थिरता की आवश्यकता होती है।
ईंधन नोजल और इंजन केसिंग: यांत्रिक तनाव और चक्रीय थर्मल लोड का संयोजन।

मामले के अध्ययन से पता चलता है कि गे का लीप इंजन और रोल्स-रॉयस ट्रेंट श्रृंखला बेहतर इंजन स्थायित्व और दक्षता के लिए inconel 718 घटकों को शामिल करें।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (AM): एक नया फ्रंटियर

योजक विनिर्माण, विशेष रूप से चयनात्मक लेजर पिघलने (SLM)) और इलेक्ट्रॉन बीम पिघलना (ईबीएम)), 718 घटक डिज़ाइन को इनकोरल में क्रांति कर रहा है।

हालांकि, मैं चुनौतियों का सामना करता हूं:

अवशिष्ट तनाव और अनिसोट्रॉपी तेजी से जमने से।
अमानवीय माइक्रोस्ट्रक्चर अनुकूलित पोस्ट-प्रोसेस हीट ट्रीटमेंट की आवश्यकता है।
पोरसिटी और कमी-फ्यूजन दोष रेंगना जीवन को प्रभावित करना।

समाधान शामिल हैं:

हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (कूल्हे)) छिद्र को कम करने के लिए।
कमाई हुई उम्र बढ़ने वाले चक्र जैसा कि निर्मित संरचनाओं में आकृति विज्ञान को अनुकूलित करने के लिए।

हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि INCONCEL 718, जब पोस्ट-प्रोसेस किया जाता है, तो गढ़ा सामग्री की तुलना में रेंगने वाले जीवन तक पहुंच सकता है, हल्के जाली संरचनाओं के लिए नई संभावनाएं खोल सकता है और एयरोस्पेस हार्डवेयर में एकीकृत शीतलन चैनल।

सीमाएं और मिश्र धातु तुलना

INCONCEL 718 अपनी सीमा के बिना नहीं है:

यह ऊपर कम प्रभावी हो जाता है 700 ° C ″ ″ अस्थिरता के कारण।
यह है एक कम रेंगना टूटना शक्ति उच्च तापमान पर Rene 88 या UDIMET 720 जैसे उन्नत-आधारित मिश्र धातुओं की तुलना में।

इस प्रकार, 750 डिग्री सेल्सियस से परे तापमान के लिए, डिजाइनर अक्सर अधिक महंगे मिश्र धातुओं की ओर मुड़ते हैं INCONCEL 939, निमोनिक 263, या एकल-क्रिस्टल सुपरलॉय.

बहरहाल, 718 को इनको अपरिहार्य रूप से अपराजेय रहता है 600-700 डिग्री सेल्सियस रेंज इसकी लागत, उपलब्धता, वेल्डेबिलिटी और यांत्रिक संतुलन के लिए।

भविष्य के अनुसंधान और मिश्र धातु विकास

अनुसंधान के माध्यम से 718 के रेंगना संपत्तियों को बढ़ाने में अनुसंधान जारी है:

मिश्र धातु परिवर्धन: टंगस्टन या रेनियम की छोटी मात्रा में उच्च तापमान की ताकत में सुधार हो सकता है।
अनाज सीमा अभियांत्रिकी: ओरिएंटेशन कंट्रोल और अनाज सीमा चरित्र वितरण स्लाइडिंग को कम कर सकता है।
नैनोस्ट्रक्टेड वेरिएंट: अनाज को परिष्कृत करने और आकार को परिष्कृत करने के लिए गंभीर प्लास्टिक विरूपण या पाउडर धातु विज्ञान का उपयोग करना।

लक्ष्य यह है कि वेल्डेबिलिटी और लागत-प्रभावशीलता को बनाए रखते हुए 718 के ऑपरेटिंग तापमान लिफाफे को 20-50 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाएं।

INCONCEL 718 एक वसीयतनामा है कि कैसे बुद्धिमान मिश्र धातु डिजाइन-विशेष रूप से ′ ′ और of ″ ″ वर्षा का सहक्रियात्मक उपयोग-आधुनिक उच्च तापमान इंजीनियरिंग की मांगों को पूरा कर सकता है। इसका असाधारण रेंगना प्रतिरोध, विशेष रूप से 600-700 डिग्री सेल्सियस शासन में, एयरोस्पेस प्रोपल्शन और बिजली उत्पादन में इसके व्यापक उपयोग को कम करता है।

जैसे-जैसे एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग परिपक्वता और नई मिश्र धातु रणनीतियाँ उभरती हैं, 718 उच्च तापमान सामग्री विज्ञान में नवाचार के लिए एक मंच के रूप में काम करना जारी रखेगा। चाहे अगली पीढ़ी के टरबाइन इंजन या पुन: प्रयोज्य अंतरिक्ष वाहनों में, इसकी भूमिका खत्म हो गई है।