क्या टाइटेनियम एक सुपर मिश्र धातु है?
परिचय देना
आधुनिक उत्पादन मानक बहुत मांग वाले हैं। प्रदर्शन, दीर्घायु, स्थिरता और लागत अनुकूलन के मामले में इंजीनियरों और डिजाइनरों से उद्योग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए लगातार कहा जा रहा है। औद्योगिक उत्पादन निरंतर विकास की स्थिति में है। नवाचार के लिए नए डिजाइन सिद्धांत, उत्पादन विधियां और सामग्रियां आवश्यक हैं।
कुछ उद्योग विशेष रूप से मांग वाले हो सकते हैं, जैसे एयरोस्पेस उद्योग। एयरोस्पेस उत्पाद अपने सेवा जीवन के दौरान अत्यधिक परिस्थितियों के अधीन होते हैं। पारंपरिक तरीके और सामग्रियां उद्योग मानकों को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं: यही कारण है कि एयरोस्पेस इंजीनियर सुपरअलॉय जैसी सामग्रियों का उपयोग करते हैं।
उच्च तापमान मिश्र धातु क्या हैं?
संक्षेप में, सुपरअलॉय अत्यधिक प्रदर्शन आँकड़ों वाली सामग्रियाँ हैं। सुपरअलॉय के प्रमुख गुण उच्च स्थायित्व, अत्यधिक उच्च यांत्रिक शक्ति, थर्मोइलास्टिसिटी और लंबे जीवन हैं। सुपरअलॉय की सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति उच्च पिघलने वाले तापमान पर काम करने की उनकी क्षमता है। उपरोक्त सभी गुण सुपरअलॉय को एयरोस्पेस उद्योग के लिए महत्वपूर्ण बनाते हैं।
विषम परिस्थितियों में संचालन के लिए उपयुक्त सामग्री विकसित करने का मूल विचार ऐसे विमान डिजाइन करने की इच्छा से उपजा था जो हमें अधिक ऊंचाई और तेजी से ले जा सके। सुपरअलॉय का विकास द्वितीय विश्व युद्ध के बाद एयरोस्पेस उद्योग के तेजी से विस्तार से निकटता से संबंधित है।
उच्च तापमान मिश्र धातुओं के प्रकार
एयरोस्पेस उद्योग में कई प्रकार के उच्च तापमान मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले वेरिएंट में से एक टाइटेनियम-आधारित सुपरअलॉय है। शुद्ध टाइटेनियम में अपेक्षाकृत कम घनत्व, उच्च शक्ति और उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। इसके अतिरिक्त, टाइटेनियम एकमात्र ऐसा तत्व है जो नाइट्रोजन के साथ जलता है। टाइटेनियम स्टील जितना मजबूत है लेकिन इसका वजन लगभग आधा है। ये गुण ही इसे एयरोस्पेस उद्योग के लिए एक आदर्श सामग्री बनाते हैं, जहां वजन/शक्ति अनुपात महत्वपूर्ण है। इसके पहले से ही उत्कृष्ट गुणों को और बढ़ाने के लिए टाइटेनियम को विशिष्ट अनुपात में अन्य तत्वों के साथ मिलाया जाता है।
सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली टाइटेनियम-आधारित मिश्रधातुओं में से एक Ti-6Al-4V मिश्रधातु है। टाइटेनियम के अलावा, इसमें एल्यूमीनियम और वैनेडियम भी होता है और इसका उपयोग मुख्य रूप से वाणिज्यिक विमानों में कॉकपिट फ्रेम, विंग बॉक्स और फास्टनर संरचनाओं में किया जाता है। मिश्र धातु ताकत, लचीलापन, फ्रैक्चर क्रूरता, उच्च तापमान ताकत, रेंगने के गुण, वेल्डेबिलिटी, प्रक्रियात्मकता और गर्म कार्यशीलता जैसे गुणों का अच्छा संतुलन प्रदर्शित करती है। Ti{3}}Al-2Sn-4Zr-2Mo मिश्र धातु एक गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु है जिसे 1960 के दशक के उत्तरार्ध में विकसित किया गया था। इसका ताप प्रतिरोध तापमान लगभग 450 डिग्री है। इस मिश्र धातु का उपयोग आमतौर पर कंप्रेसर डिस्क में किया जाता है जहां 500 डिग्री ऊपरी तापमान सीमा है। Ti-5Al{{12}Sn-2Zr-4Cr-4Mo मिश्रधातु, जिसे कभी-कभी "Ti17" मिश्रधातु भी कहा जाता है, संयुक्त राज्य अमेरिका में विकसित एक मिश्रधातु है। 1970 के दशक में उच्च शक्ति और उत्कृष्ट फ्रैक्चर क्रूरता है। इसका ताप प्रतिरोध तापमान लगभग 350 डिग्री है। वाणिज्यिक विमान इंजनों में, इंजन का वजन कम करने के लिए पंखे और शाफ्ट को एक टुकड़े में बनाया जाता है। Ti-10V-2Fe-3Al मिश्र धातु में उत्कृष्ट कठोरता, उच्च शक्ति और उच्च थकान शक्ति होती है, और इसका उपयोग मुख्य रूप से लैंडिंग गियर के लिए किया जाता है।
टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातुओं के अलावा, फेरोलॉय मिश्र धातुओं का एक अन्य वर्ग है जो आमतौर पर एयरोस्पेस और सैन्य सहित विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है। मूलतः, फेरोलॉय मुख्य रूप से लोहे से बनी मिश्रधातुएँ हैं। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले लौह-आधारित मिश्रधातुओं में से कुछ स्टेनलेस स्टील, कच्चा लोहा और उच्च कार्बन स्टील हैं। लौह मिश्र धातु आम तौर पर गर्मी और संक्षारण प्रतिरोध, स्थायित्व, ताकत और थर्मोइलास्टिसिटी सहित गुणों का अच्छा संतुलन प्रदर्शित करती है। यद्यपि वे टाइटेनियम-आधारित सुपरअलॉय या अन्य उच्च तापमान मिश्र धातुओं के चरम गुणों को प्रदर्शित नहीं करते हैं, उनके संश्लेषण में आसानी और लागत-प्रभावशीलता उन्हें अमूल्य बनाती है।
एयरोस्पेस और सैन्य उद्योगों के लिए मिश्र धातुओं का एक अन्य महत्वपूर्ण वर्ग एल्यूमीनियम मिश्र धातु है। कच्चे एल्यूमीनियम का वजन-से-शक्ति अनुपात पहले से ही प्रभावशाली है। तांबा, मैग्नीशियम, मैंगनीज, सिलिकॉन, टिन, निकल और जस्ता जैसे मिश्र धातु तत्वों को जोड़ने से इन गुणों में वृद्धि होती है, जिससे एल्यूमीनियम मिश्र धातु सैन्य और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए एकदम सही हो जाती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की 7xxx श्रृंखला एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में सबसे अधिक उपयोग की जाती है। 7xxx श्रृंखला में प्राथमिक मिश्र धातु तत्व जस्ता है, जो इस वर्ग को सबसे मजबूत एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाता है। 7xxx श्रृंखला मिश्र धातुओं की उपज क्षमता 500 एमपीए से अधिक है। सबसे आम 7xxx मिश्रधातुएँ Al-Zn-Mg-Cu और Al-Li-Cu-Mg हैं।
