उच्च तापमान वाले वातावरण में निकेल-आधारित मिश्र धातु की लोच भिन्नता की प्रवृत्ति क्या है?

1. मूल परिवर्तन प्रवृत्ति: बढ़ते तापमान के साथ मोनोटोनिक कमी

निम्न से मध्यम तापमान (कमरे का तापमान 600 डिग्री तक) पर, तापमान में वृद्धि निकेल आधारित फलक{{2}केंद्रित घन (एफसीसी) जाली में परमाणुओं के थर्मल कंपन को तेज कर देती है। बढ़ी हुई परमाणु गति अंतर-परमाणु बंधन बल को कमजोर कर देती है, जिससे मिश्र धातु के लोचदार विरूपण के प्रतिरोध में कमी आती है। परिणामस्वरूप, बढ़ते तापमान के साथ लोचदार मापांक रैखिक और मध्यम रूप से कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, इन्हेंल 718 मिश्र धातु का लोचदार मापांक कमरे के तापमान पर लगभग 200 GPa से घटकर 600 डिग्री पर 170 GPa हो जाता है, जो लगभग 15% की कमी है।

मध्यम से उच्च तापमान (600-1000 डिग्री) पर, लोचदार मापांक की गिरावट दर थोड़ी तेज हो जाती है। एक ओर, परमाणुओं का तापीय कंपन और अधिक तीव्र हो जाता है, जिससे जाली में अधिक विकृति आ जाती है। दूसरी ओर, अवक्षेपण के लिए {{4}कठोर निकेल-आधारित मिश्रधातुओं के लिए, सुदृढ़ीकरण चरणों (','') और मैट्रिक्स के बीच सुसंगत संबंध धीरे-धीरे कमजोर हो जाता है, और मजबूत करने वाले चरण के कणों की एक छोटी मात्रा थोड़ी सी मोटेपन से गुजर सकती है। यह मैट्रिक्स और सुदृढ़ीकरण चरणों के बीच सहक्रियात्मक विरूपण प्रतिरोध को कम करता है, इस प्रकार लोचदार मापांक में कमी को तेज करता है। उदाहरण के लिए, वास्पलोय का लोचदार मापांक 600 डिग्री पर 165 जीपीए से घटकर 1000 डिग्री पर 140 जीपीए हो जाता है, इस तापमान सीमा के भीतर लगभग 15% की कमी होती है।

2. मिश्र धातु के प्रकारों के बीच भिन्नता के रुझान में अंतर

वर्षा{{0}कठोर निकेल-आधारित मिश्रधातु (उदाहरणार्थ, इनकोनेल 718, वासपालोय)

इन मिश्रधातुओं में बड़ी संख्या में 'और' सुदृढ़ीकरण चरण होते हैं। चरण विघटन तापमान (आमतौर पर 850-950 डिग्री) से नीचे के तापमान पर, मजबूत करने वाले चरण स्थिर रहते हैं और परमाणु तापीय गति के कारण होने वाले जाली विरूपण को प्रभावी ढंग से रोक सकते हैं। इसलिए, उनका लोचदार मापांक तापमान के साथ अपेक्षाकृत धीरे-धीरे घटता है। हालाँकि, जब तापमान सुदृढ़ीकरण चरणों के विघटन तापमान से अधिक हो जाता है, तो ' और '' चरण तेजी से मैट्रिक्स में घुल जाते हैं, जिससे लोचदार मापांक तेजी से गिर जाता है।

समाधान{{0}कठोर निकेल-आधारित मिश्र धातु (उदाहरण के लिए, हास्टेलॉय सी276, मिश्र धातु 600)

ये मिश्रधातुएँ मजबूती के लिए ठोस घोल तत्वों (Cr, Mo, W) पर निर्भर करती हैं और इनका कोई स्थिर अवक्षेपण चरण नहीं होता है। उनका लोचदार मापांक तापमान के साथ अधिक रैखिक तरीके से घटता है, और कोई अचानक गिरावट का चरण नहीं होता है। समग्र गिरावट का आयाम समान तापमान सीमा पर सख्त होने वाली मिश्र धातुओं की तुलना में थोड़ा बड़ा है। उदाहरण के लिए, हेस्टेलॉय सी276 का इलास्टिक मापांक कमरे के तापमान से 1000 डिग्री तक लगभग 20% कम हो जाता है, जबकि इन्कोनेल 718 की कमी समान परिस्थितियों में लगभग 18% होती है।

3. विशेष मामले: लोच पर चरण परिवर्तन का प्रभाव

जब कुछ मिश्र धातुओं को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, तो मेटास्टेबल चरण (उदाहरण के लिए, σ चरण, लव्स चरण) अवक्षेपित हो सकते हैं। इन भंगुर चरणों में एफसीसी मैट्रिक्स से अलग जाली संरचनाएं होती हैं, जिससे मिश्र धातु के अंदर स्थानीय तनाव एकाग्रता होती है। यह एक कारण बन सकता हैअस्थायी चपटापन या हल्का पलटावसंगत तापमान सीमा में लोचदार मापांक वक्र का।

हालाँकि, यह घटना सार्वभौमिक नहीं है। औद्योगिक {{1}ग्रेड निकल -आधारित मिश्रधातुओं में, मेटास्टेबल चरणों की सामग्री को घटक डिजाइन और गर्मी उपचार प्रक्रियाओं के माध्यम से सख्ती से नियंत्रित किया जाता है, इसलिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों में यह असामान्य भिन्नता आमतौर पर नगण्य होती है।

4. विविधता प्रवृत्ति का इंजीनियरिंग महत्व

उच्च तापमान वाले संरचनात्मक घटकों (उदाहरण के लिए, एयरो इंजन टरबाइन डिस्क, औद्योगिक भट्ठी हैंगर) में, लोचदार मापांक में कमी का मतलब है कि उच्च तापमान पर मिश्र धातु की कठोरता कम हो जाती है। इसलिए, संरचनात्मक डिजाइन के दौरान, संरचनात्मक विफलता की ओर ले जाने वाले अत्यधिक विरूपण से बचने के लिए लोचदार विरूपण मार्जिन पर विचार करना आवश्यक है।

अवक्षेपण के लिए {{0}कठोर निकेल-आधारित मिश्रधातुओं के लिए, सुदृढ़ीकरण चरण विघटन तापमान से अधिक तापमान में उनका उपयोग करने से बचना महत्वपूर्ण है, क्योंकि लोचदार मापांक में तेज गिरावट घटकों की सेवा सुरक्षा को गंभीर रूप से प्रभावित करेगी।