एक सुपरलॉय (जिसे उच्च - प्रदर्शन मिश्र धातु के रूप में भी संदर्भित किया जाता है) उन्नत धातु सामग्री का एक वर्ग है, जो असाधारण यांत्रिक गुणों को बनाए रखने के लिए इंजीनियर है - जैसे कि उच्च शक्ति, रेंगना प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध, और क्रूरता - यहां तक कि उच्च संचालन शर्तों के तहत) संक्षारक या ऑक्सीडेटिव वातावरण। पारंपरिक मिश्र धातुओं के विपरीत, सुपरलॉय को अनुप्रयोगों की मांग में संरचनात्मक अखंडता और प्रदर्शन स्थिरता बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है जहां मानक धातुओं को नीचा या विफल किया जाएगा।
सुपरलॉय को परिभाषित करने वाली प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं:
उत्कृष्ट उच्च - तापमान की ताकत (निरंतर गर्मी और लोड के तहत विरूपण का विरोध)।
सुपीरियर रेंगना प्रतिरोध (उच्च तापमान पर लंबे समय तक स्थायी विरूपण को कम करना)।
जंग, ऑक्सीकरण और थर्मल थकान (बार -बार हीटिंग/कूलिंग साइकिल के कारण होने वाले क्रैकिंग) के लिए मजबूत प्रतिरोध।
जटिल विनिर्माण प्रक्रियाओं (जैसे, कास्टिंग, फोर्जिंग, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग) के साथ जटिल घटकों को बनाने के लिए संगतता।
सुपरलॉय के सामान्य प्रकारों में निकेल - आधारित, कोबाल्ट - आधारित, और आयरन - आधारित वेरिएंट शामिल हैं, जिसमें एयरोस्पेस (टरबाइन ब्लेड, इंजन घटकों), बिजली उत्पादन (गैस टरबाइन पार्ट्स), और चिकित्सा के साथ -साथ स्पैनिंग के साथ अनुप्रयोगों के साथ।
"सबसे कठिन" सुपरलॉय का निर्धारण संदर्भ - निर्भर है, जैसा कि कठोरता के साथ भिन्न होता हैउष्मा उपचार, माइक्रोस्ट्रक्चरल संशोधन(जैसे, वर्षा सख्त, अनाज शोधन), औरमाप पद्धति(जैसे, रॉकवेल सी [एचआरसी], विकर्स [एचवी])। हालांकि, कई सुपरलॉय परिवार और विशिष्ट ग्रेड असाधारण कठोरता के लिए बाहर खड़े हैं, अक्सर अन्य महत्वपूर्ण गुणों के साथ संतुलित (जैसे, उच्च - तापमान स्थिरता):
वर्षा - कठोर निकेल - आधारित सुपरलॉय
कुछ निकल - आधारित सुपरलॉय, जब गर्मी उपचार के माध्यम से अनुकूलित किया जाता है, तो बहुत उच्च कठोरता प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए:
INCONCEL 718 (UNS N07718): इसकी पूरी तरह से वृद्ध अवस्था में (जैसे, समाधान - 980 डिग्री पर इलाज किया गया, फिर दोगुना - 720 डिग्री और 620 डिग्री पर वृद्ध), यह ~ 38-42 एचआरसी (विकर्स हार्डनेस ~ 370-410 एचवी) की कठोरता तक पहुंचता है। इसकी कठोरता '' (गामा डबल प्राइम, नीनब) और '(गामा प्राइम, नील, टीआई) के गठन से उत्पन्न होती है, जो अव्यवस्था आंदोलन को अवरुद्ध करती है।
WASPALOY (UNS N07001): पीक स्ट्रेंथ के लिए वृद्ध, यह ~ 35-38 एचआरसी (एचवी ~ 340–370) को प्राप्त करता है, 'इसकी कठोरता और उच्च - तापमान की ताकत को चलाने के साथ।
कोबाल्ट - कार्बाइड सुदृढीकरण के साथ सुपरलॉयस आधारित
कोबाल्ट - आधारित सुपरलॉयस कार्बाइड चरणों (जैसे, CR₃C₂, WC) से महत्वपूर्ण कठोरता प्राप्त करते हैं, जो उनके मैट्रिक्स में बिखरे हुए हैं, पहनने और घर्षण प्रतिरोध को बढ़ाते हैं - उच्च - पहनने के लिए महत्वपूर्ण, उच्च - तापमान अनुप्रयोगों: तापमान अनुप्रयोगों:
स्टेलाइट 6 (UNS R30006): एक क्लासिक कोबाल्ट - क्रोमियम - टंगस्टन सुपरलॉय, इसमें - कास्ट या गढ़े राज्य में ~ 39-44 hrc (hv ~ 380-430) की एक विशिष्ट कठोरता है। टंगस्टन कार्बाइड्स (डब्ल्यूसी) और क्रोमियम कार्बाइड्स की उपस्थिति यह बहुत ही पहनती है - प्रतिरोधी, वाल्व सीटों में उपयोग किया जाता है, टूल और टरबाइन सील में उपयोग किया जाता है।
हेन्स 188 (UNS R30188): एक कोबाल्ट - निकेल - क्रोमियम सुपरलॉय जोड़ा टंगस्टन के साथ, यह ~ 32-36 एचआरसी (एचवी ~ 320–350) तक पहुंचता है, जब वृद्ध, 1149 डिग्री (2100 डिग्री एफ) तक ऑक्सीकरण प्रतिरोध के साथ कठोरता को संतुलित करता है।
आयरन - आधारित वर्षा - कठोर सुपरलॉय
जबकि आम तौर पर निकल/कोबाल्ट - आधारित समकक्षों की तुलना में कम कठोर, कुछ लोहे - आधारित सुपरलॉय विशिष्ट उपयोग के लिए उल्लेखनीय कठोरता प्रदान करते हैं:
17-4ph (UNS S17400)। निकेल - आधारित ग्रेड।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि अकेले "कठोरता" सुपरलॉय चयन के लिए एकमात्र मानदंड है; अनुप्रयोगों में आम तौर पर कठोरता, उच्च - तापमान की ताकत, लचीलापन और संक्षारण प्रतिरोध के बीच एक व्यापार - की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, अल्ट्रा - उच्च कठोरता के साथ एक सुपरलॉय में गैस टरबाइन ब्लेड के लिए आवश्यक रेंगना प्रतिरोध की कमी हो सकती है।
निकेल - आधारित सुपरलॉय की थर्मल चालकता पारंपरिक धातुओं (जैसे, एल्यूमीनियम, तांबे) की तुलना में अपेक्षाकृत कम है और साथ भिन्न होती हैरासायनिक रचना(विशेष रूप से क्रोमियम, एल्यूमीनियम, टाइटेनियम और मोलिब्डेनम जैसे मिश्र धातु तत्वों की सामग्री),तापमान, औरसूक्ष्म(उदाहरण के लिए, अनाज का आकार, चरणों का अवक्षेप)। नीचे प्रमुख विवरणों का टूटना है:
कमरे के तापमान (25 डिग्री /77 डिग्री एफ) पर, अधिकांश निकेल की थर्मल चालकता - आधारित सुपरलॉय फॉल्स बीच10–25 W/(m·K)(वाट प्रति मीटर - केल्विन)। तुलना के लिए, शुद्ध निकल में कमरे के तापमान पर ~ 91 w/(m · k) की एक तापीय चालकता होती है - मिश्र धातु तत्व (शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए जोड़ा गया) काफी गर्मी को कम करके चालकता को कम करता है - फोनन और इलेक्ट्रॉन ले जाता है।
निकेल की थर्मल चालकता - आधारित सुपरलॉयबढ़ते तापमान के साथ थोड़ा बढ़ जाता है(उनकी सेवा सीमा तक, ~ 800–1200 डिग्री /1472–2192 डिग्री एफ)। ऐसा इसलिए है, क्योंकि उच्च तापमान पर, फोनन - मध्यस्थता गर्मी हस्तांतरण अधिक प्रमुख हो जाता है (इलेक्ट्रॉन - मध्यस्थता हस्तांतरण, जो कम तापमान पर अधिक कुशल है, तापमान में परिवर्तन से कम प्रभावित होता है)। उदाहरण के लिए:
INCONCEL 718: ~ 11 डब्ल्यू/(एम · के) 25 डिग्री पर; ~ 18 डब्ल्यू/(एम · के) 600 डिग्री पर; ~ 25 w/(m · k) 1000 डिग्री पर।
INCONCEL 625: ~ 12 डब्ल्यू/(एम · के) 25 डिग्री पर; ~ 19 w/(m · k) 600 डिग्री पर; ~ 26 w/(m · k) 1000 डिग्री पर।
CMSX - 4 (एक एकल - क्रिस्टल निकल-आधारित सुपरलॉय): ~ 10 w/(m · k) 25 डिग्री पर; ~ 16 डब्ल्यू/(एम · के) 600 डिग्री पर; ~ 22 w/(m · k) 1000 डिग्री पर।
मिश्र धातु तत्व दृढ़ता से तापीय चालकता को प्रभावित करते हैं:
क्रोमियम (सीआर): ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए जोड़ा गया (आमतौर पर 15-25 wt%); इलेक्ट्रॉन प्रवाह को बाधित करके चालकता को कम करता है।
एल्यूमीनियम (एएल) और टाइटेनियम (टीआई): बनाने के लिए कुंजी '(ni₃al, ti) उपसर्ग (उच्च - तापमान की ताकत के लिए महत्वपूर्ण); इन तत्वों में निकेल की तुलना में कम तापीय चालकता होती है, जिससे मिश्र धातु की समग्र चालकता कम होती है।
मोलिब्डेनम (एमओ) और टंगस्टन (डब्ल्यू): रेंगना प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए जोड़ा गया; उनके बड़े परमाणु आकार के स्कैटर्स फोनन, चालकता को कम करते हैं।
कम थर्मल चालकता कई निकेल - आधारित सुपरलॉय अनुप्रयोगों के लिए एक वांछनीय विशेषता है। उदाहरण के लिए, गैस टरबाइन ब्लेड में, कम चालकता दहन गैसों (~ 1400 डिग्री /2552 डिग्री एफ) की चरम गर्मी से ब्लेड कोर को इन्सुलेट करने में मदद करती है, थर्मल तनाव को कम करती है और घटक जीवन का विस्तार करती है। इसके विपरीत, गर्मी विघटन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में, इस कम चालकता को ओवरहीटिंग को रोकने के लिए डिजाइन संशोधनों (जैसे, शीतलन चैनलों) की आवश्यकता हो सकती है।
