5s
+1
Submission successful!
Nikel bazlı bir alaşım, nikelin yapının üzerine inşa edildiği element olduğu ve sınıfı belirleyenin yapı olduğu bir alaşımdır. Temel element, kendi özelliklerinden çok, büyük miktarda başka elementleri kristal formunu değiştirmeden çözeltide tutabilmesi gerçeği için seçilir. Aileyi bu kadar geniş yapan da budur ve ailenin tek bir özellik listesiyle tanımlanamamasının nedeni de budur.
Kategorilerden önce bir ayrım yapılması gerekiyor, çünkü konudaki kafa karışıklığının çoğu buradan kaynaklanıyor. Nikel bazlı bir alaşım, nikel bazlı yüksek sıcaklık alaşımından daha geniştir. Süper alaşımlar olarak da adlandırılan yüksek sıcaklık alaşımları, hizmet sıcaklığı ile tanımlanan bir sınıftır: yayınlanmış tanım, mutlak erime sıcaklığının yaklaşık %0,7'sinin üzerinde kullanılabilen, sürünme ve oksidasyon direncinin tasarım kriterlerini belirlediği bir alaşımdır. Süper alaşımlar demir bazlı, kobalt bazlı veya nikel bazlı olarak inşa edilir, bu nedenle nikel bazlı, bu sınıf içindeki bir seçenektir ve sınıf, nikel metalurjisinin tamamı değildir.
Saf nikel ve nikel-bakır alaşımları, süper alaşım olmayan nikel bazlı alaşımlardır. Hassas alaşımlar, bunların yumuşak manyetik kaliteleri en bilinenidir, sıcaklık sınıfının dışında yer alır. Şekil hafızası ailesi de öyledir. İki terimi eşanlamlı olarak ele almak, aşağıdaki kategorilerin doğru bir şekilde belirtilmesini imkansız hale getirir ve bu bölümlerden sonraki bölümler onları ayrı tutar.
Matris, adı taşıyan şeydir. Bitmiş malzemedeki sürekli faz nikel ise, alaşımın diğer elementleri ne olursa olsun ve uygulaması ne olursa olsun nikel bazlıdır. Bu nedenle bileşim aralığı muazzamdır, çünkü aile, %99,6'lık ticari olarak saf nikelden, bir düzine kasıtlı eklemeye sahip çökelmeyle sertleştirilmiş bir süper alaşıma kadar her şeyi kapsar.
| Matrisin tabanı | O tabanın katkısı | Nerede seçildiği |
|---|---|---|
| Demir | Ucuz ve işlenebilir, ve orta sıcaklıklara yeterli. Matris dönüşebilir, bu da özellikler kararsız hale gelmeden önce ne kadar alaşımlanabileceğine bir tavan koyar | Maliyetin sıcaklık aralığının üst kısmından daha önemli olduğu büyük yapısal parçalar |
| Kobalt | Yüksek erime noktası ve termal yorgunluğa karşı iyi direnç, çökelmeyle sertleştirilmiş alaşımların aralığın üst kısmında yaşadığı yumuşamayı önleyen bir matris ile | Termal döngüye dayanması gereken sıcak bölümler ve yüzey kaplama işleri |
| Nikel | Oda sıcaklığından erimeye kadar kristal formunu değiştirmeyen bir matris, bu da yapının kararsız hale gelmeden büyük miktarda alaşım eklenmesine izin verir. Havacılık motoru işleri için yayınlanmış kılavuz, bu görev için diğer iki tabanın önünde nikel bulundurur | Ailenin en geniş görev yelpazesi, korozyon hizmetinden en sıcak dönen parçalara kadar |
Her şeyin ondan sonra geldiği yapısal nokta basittir. Nikel yüzey merkezli kübik (FCC) olup, yüzey merkezli kübik kalır. Oda sıcaklığı ile erime noktası arasında allotropik bir dönüşüm yoktur, bu nedenle bir nikel alaşımını ısıtmak kafes düzenlemesini değiştirmez.
Demir dönüşür. Bu fark, nikel tabanının demir tabanının taşıyamayacağı bir kimyayı taşımasının nedenidir: yeniden düzenlenmeyecek bir matrise büyük miktarda element eklenebilir. Bir alıcı için sonucu, tek bir alaşım ailesinin metalurjinin çelişkili hale gelmesi olmadan korozyon hizmeti, elektriksel hizmet ve yüksek sıcaklık hizmeti arasında nasıl geçebileceğinin nedenidir.
Eklenebilecek miktarın sınırı sabit bir sayı değildir. Alaşım amaçlanmayan fazları atmaya başladığında ulaşılır ve kaçınılması gerekenler iyi bilinir. Kendileri kırılganlardır ve matristen güçlendirmek için eklenen elementleri alırlar, bu nedenle hasar iki katına çıkar.
| Oluşan faz | Karakteri | Neden istenmez |
|---|---|---|
| Sigma | Topolojik olarak yakın paketlenmiş bir faz. Atomları, yakın paketlenmiş bir metalin istifleme dizisini korur, ancak yakın paketlenmiş değillerdir | Yayınlanmış literatürde grubun en zararlısı olarak tanımlanır. Kırılgan ve krom ve molibdeni matristen sıyırır |
| Mu | Plakalar halinde oluşan başka bir topolojik olarak yakın paketlenmiş faz | Kesitte iğne olarak görünen plakalar ve sünekliği ve sürünme kopma ömrünü azaltır |
| Laves | Niyobyum ve benzeri eklemelerle ilişkili topolojik olarak yakın paketlenmiş bir faz | Aynı zarar mekanizması: yerinde kırılgan ve matrisi tüketir |
| Sınırda karbürler | Her zaman zararlı değildir. MC ve ilgili karbürler tane sınırlarını sabitler ve üzerlerindeki kaymayı azaltır | Sınırda faydalı, sürekli bir film olarak oluştuğunda veya hizmette kabaşırken zararlı |
Bunlardan herhangi birinin konsantrasyonu için basit bir kural yoktur. Yayınlanmış kılavuz, bileşim limitlerinin belirli sistem için bir faz diyagramından okunması veya ölçülmesi gerektiğidir, bu nedenle bir alaşım spesifikasyonu faydalı elementler toplanıp durdurularak yazılamaz.
Güçlendirme, bir dislokasyonun kafes içinde hareket etmesini zorlaştırmak anlamına gelir. Nikel alaşımları iki yolla güçlendirilir ve çoğu ticari kalite her ikisini de kullanır.
Nikel kafesindeki farklı boyuttaki bir atom, onu yerel olarak bozar ve kafesin kaymasını zorlaştırır. Matris ve çökelti her ikisinde de bu şekilde etki eden elementlerin yayınlanmış listesi kobalt, demir, krom, niyobyum, tantal, molibden, tungsten, vanadyum, titanyum ve alüminyumdur. Etki gerçektir ancak mütevazıdır ve atomların kendileri difüze olmaya başlayana kadar her sıcaklıkta geçerlidir.
İkinci mekanizma, aileye yüksek sıcaklık karakterini veren şeydir ve yapısal bir tesadüfe bağlıdır. Nikel tabanına alüminyum veya titanyum eklenmesi iki fazlı bir mikro yapı üretir: bir matris, γ olarak yazılır, içinde dağılmış bir intermetalik fazın, γ' olarak yazılan parçacıkları. İki kafes boyutta benzerdir ve hücre hücre hizalanır, bu ilişki yayınlanmış tanım küp-küp olarak adlandırılır ve bu nedenle parçacık küçükken matrisle tutarlıdır.
Bu tesadüf aynı anda üç ayrı fayda sağlar. İki faz arasındaki arayüzeyin enerjisi düşüktür, bu nedenle parçacıklar kabaşmaya direnir ve bu da sıcaklıkta önemli olan yapısal bir kararlılıktır. Parçacık atomik olarak sıralanmıştır ve bu sıra dislokasyonların geçişini engeller. Ve kabaşma arayüzey enerjisini azaltarak yönlendirildiği için, tutarlı bir arayüzey aksi takdirde alaşımı yumuşatacak süreci yavaşlatır.
| Matris, γ | Çökelti, γ' | |
|---|---|---|
| Kafes | Yüzey merkezli kübik, kübik-F olarak tanımlanır | İlkel kübik, kübik-P olarak tanımlanır |
| Atom düzenlemesi | Rastgele dağılımlı katı çözelti | Yüzey merkezlerinde nikel atomları, küp köşelerinde alüminyum veya titanyum atomları |
| Bileşim | Sabit değil, matrisin noktası budur | Ni3Al, Ni3Ti veya Ni3(Al,Ti). Tam olarak stokiyometrik değil, çünkü boşluklar veya ikame edilmiş atomlar onu ideal orandan uzaklaştırır |
| Buna ne çözünür | Kasıtlı eklemelerin çoğu | Niyobyum, hafniyum ve tantal tercihen çökeltiye ayrılır |
| Diğeriyle ilişkisi | Sürekli fazı oluşturur | Küp-küp oryantasyonu, bu nedenle iki hücre kenarı tam olarak paraleldir. Parçacık küçükken tutarlı |
| Güç için ne yapar | Sünekliği taşır | Yüksek sıcaklık dayanımını taşır ve bu alaşımların dayanımının sıcaklığa göre nispeten duyarsız olmasının nedenidir |
Alüminyum-titanyum oranı bir kontrol, detay değil. İki kafes arasındaki uyumsuzluğun boyutunu ve işaretini belirler ve negatif bir uyumsuzluk, yani daha küçük hücreli bir çökelti, yük altında katmanlı yapıların oluşumunu destekler. Yayınlanmış hesap, bunun sürünme oranını azaltabileceğini belirtiyor.
Üçüncü bir ekleme grubu, tane içlerinde hiç güçlendirme yapmaz. Bor ve zirkonyum tane sınırlarına ayrılır ve bunun sonucunda sınır enerjisinin azalması, daha iyi sürünme dayanımı ve tane ayrılmasıyla başarısızlığın aksi takdirde meydana geldiği durumlarda daha iyi süneklik ile ilişkilidir. Karbür oluşturan elementler benzer şekilde davranır: karbürler sınırlarda çökelme eğilimindedir ve üzerlerindeki kaymayı azaltır.
| Rolü | Elementler | Element ne yapıyor |
|---|---|---|
| Oksidasyon direnci | Krom ve alüminyum | Koruyucu bir oksit tabakası oluşturur. Küçük yttrium eklemeleri, bu tabakanın altındaki metale yapışmasına yardımcı olur |
| Katı çözelti güçlendirmesi | Kobalt, demir, krom, niyobyum, tantal, molibden, tungsten, vanadyum, titanyum, alüminyum | Hem matriste hem de çökeltide kafesi bozma. Bunların çoğu her ikisinde de etki eder |
| Çökelti oluşumu | Alüminyum ve titanyum; diğer çökeltiyi kullanan kalitelerde niyobyum veya vanadyum | Yüksek sıcaklık dayanımını taşıyan sıralı fazı inşa etme |
| Tane sınırı güçlendirmesi | Bor ve zirkonyum | Sınırlara ayrılma ve enerjilerini düşürme |
| Karbür oluşumu | Karbon, krom, molibden, tungsten, niyobyum, tantal, titanyum ve hafniyum ile birlikte | Sınırlarda çökeltme ve kaymayı azaltma, karbür ayrık kaldığı sürece |
Mikroyapıdaki sıralı fazın oranı ısıl işlemle ayarlanabilir ve yayınlanmış rakamlar, gereksinimin işe göre ne kadar değiştiğini göstermektedir. Bu, alıcı için sayfadaki en kullanışlı sayıdır, çünkü benzer bileşimlere sahip iki alaşımın neden tamamen farklı tavlarda tedarik edildiğini açıklar.
| Görev | Sıralı fazın yayınlanmış kesri | Tedarik için bunun anlamı |
|---|---|---|
| Havacılık motorları için türbin kanatları, 1.000 °C'nin üzerinde çalışıyor | Genellikle 0,6'nın üzerinde | Mikroyapı çökelti tarafından domine edilir. Bu parçalar montajlara kaynaklanmak yerine dökülür ve yüksek çökelti oranı bunun nedenidir |
| Kaynakla parçanın imal edildiği yaklaşık 750 °C'de hizmet | Yaklaşık 0,2 | Mikroyapının yalnızca beşte biri sıralı faz olmalıdır. Daha düşük bir kesir, parçanın kaynaklanması için yeterli süneklik bırakır, ki bu da yüksek çökeltili kalitelerin güvenilir bir şekilde izin vermediği bir durumdur |
Aynı kaynak, o mekanizmanın başarısız olmaya başladığı sıcaklığı verir. Bu alaşımlardaki dayanım, bir noktaya kadar sıcaklığa şaşırtıcı derecede duyarsızdır ve limit için yayınlanmış rakam yaklaşık 600 °C'dir, bunun ötesinde termal aktivasyon, dislokasyonların engelleri aşması için yeterlidir. Sıcak uygulamalar için kesrin neden keskin bir şekilde yükseldiğinin nedeni budur, alaşımın basitçe daha sert yapılmasından değil.
Aşağıdaki kategoriler, alaşımın satın alındığı hizmete göre düzenlenmiştir, bu da malzemenin sipariş edilme şeklidir. Her biri farklı bir element setinin farklı bir işi yaptığı farklı bir kategoridir ve sıcaklık sütunu en sık yanlış belirtilen kısımdır.
| Kategori | Onu ne tanımlar | Onu taşıyan elementler | Sıcaklık karakteri |
|---|---|---|---|
| Isıya dayanıklı | Sıcaklıkta korunan dayanım ve koruyucu oksit tabakası, sürünme direncinin belirleyici kriter olduğu | Ölçek için krom ve alüminyum, çökelti için alüminyum ve titanyum, çözeltide refrakter metaller | Ailenin yüksek sıcaklık itibarını veren sınıf. Bir süper alaşımın yayınlanmış tanımı, mutlak erime sıcaklığının yaklaşık %0,7'sinin üzerindeki hizmettir |
| Korozyona dayanıklı | Kimyasal bir ortama direnç, bu farklı bir sorundur ve yüksek dayanım gerektirmez | Bakır, krom ve molibden, ortama göre belirlenen oranlarda | Ticari olarak saf nikel bu grubun bir ucunda, nikel-molibden kaliteleri ise diğer ucunda yer alır. Bunların hiçbiri yüksek sıcaklık alaşımı değildir |
| Aşınmaya dayanıklı | Sürtünme ve malzeme kaybına karşı direnç, genellikle sıcaklıkta da | Krom, molibden ve tungsten, sert faz için karbürler ile | Karbürler işi yapar. Matris onları yerinde tutar, bu nedenle kalite, gücünden çok neyi kaybetmeyeceği için seçilir |
| Hassas | Mekanik bir tepki yerine hassas kontrollü bir fiziksel tepki. Kontrol edilen özellik, uygulamanın açtığı manyetik geçirgenlik, elektriksel direnç veya termal genleşme özelliklerinden herhangi biridir | Yumuşak manyetik kaliteler yaklaşık %80 nikel civarında çalışır, bu da düşük zorlayıcılık ile yüksek geçirgenlik sağlar | Sıcaklığı değil, özelliği okuyun. Bu kaliteler türbin malzemeleri değildir ve 1.000 °C civarındaki bir sıcaklık ısıya dayanıklı kategoriye aittir, bu kategoriye değil |
| Şekil hafızası | Parçayı hatırlanan bir şekle döndüren geri dönüşümlü bir kristal yapı değişikliği | Yaklaşık eşit atomik oranlarda nikel ve titanyum | Kullanışlı özellik, dönüşüm sıcaklığıdır, bu iki elementin oranıyla belirlenir ve uygulamaya göre seçilir |
Hayır ve bir spesifikasyon yazılırken fark önemlidir. Bir süper alaşım, mutlak erime sıcaklığının yaklaşık %0,7'sinin üzerindeki hizmet sıcaklığı ile tanımlanır ve demir bazlı, kobalt bazlı veya nikel bazlı olarak inşa edilebilir. Nikel bazlı alaşım, matrisi ile tanımlanır: sürekli faz nikeldir. Ticari olarak saf nikel, nikel-bakır alaşımları, yumuşak manyetik hassas kaliteler ve şekil hafızası alaşımları nikel bazlı alaşımlardır ve bunların hiçbiri süper alaşım değildir.
Çünkü matris kristal formunu değiştirmez. Nikel, oda sıcaklığından erime noktasına kadar yüzey merkezli kübik kalır, arada allotropik bir dönüşüm olmaz, bu nedenle yapı altında yeniden düzenlenmeden büyük miktarda alaşım eklenebilir. Demir dönüşür, bu da bir demir tabanının taşıyacağı kimyaya, özellikler kararsız hale gelmeden önce bir tavan koyar.
Matris, γ olarak yazılır, rastgele atom dağılımına sahip yüzey merkezli kübik katı çözeltidir ve sürekli fazdır. Çökelti, γ' olarak yazılır, Ni formunda bir intermetalik bileşiktir3Al veya Ni3(Al,Ti) ilkel kübik kafesli, nikelin yüzey merkezlerinde ve alüminyum veya titanyumun köşelerde olduğu. İki kafes hücre hücre hizalanır, bu küp-küp ilişkisi olarak adlandırılır ve parçacık küçükken matrisle tutarlı olmasını sağlar.
Birbirini güçlendiren üç etki. İki faz arasındaki arayüzeyin enerjisi düşüktür çünkü kafesler eşleşir, bu nedenle parçacıklar kabaşmaya direnir ve yapı kararlı kalır. Parçacık atomik olarak sıralanmıştır ve bu sıra dislokasyonların hareketini engeller. Ve kabaşma arayüzey enerjisini azaltarak yönlendirildiği için, tutarlı arayüzey aksi takdirde alaşımı yumuşatacak süreci yavaşlatır. Yayınlanmış veriler ayrıca, termal aktivasyonun devreye girmesinden önce yaklaşık 600 °C'ye kadar sıcaklıkla neredeyse düz kalan dayanımı gösterir.
Hayır. Limit, alaşımın amaçlanmayan fazlar oluşturmaya başladığında ulaşılır ve topolojik olarak yakın paketlenmiş fazlar dikkat edilmesi gerekenlerdir. Sigma, yayınlanmış literatürde bunların en zararlısı olarak tanımlanır. Bu fazlar kendileri kırılgandır ve ayrıca krom, molibden ve benzeri elementleri matristen alırlar, bu nedenle alaşım, kırılgan bir bileşen kazanmanın yanı sıra taşıdığı güçlendirmeyi de kaybeder. Limit için basit bir kural yoktur, bu sistemin faz diyagramından okunmalı veya ölçülmelidir.
Mekanik bir tepki yerine fiziksel bir tepki için seçilen nikel bazlı bir alaşımdır. Yaklaşık %80 nikeldeki yumuşak manyetik kaliteler en net örnektir: satın alınan özellik, düşük zorlayıcılık ile yüksek geçirgenliktir, bu da malzemeyi yapısal bir parça olarak değil, bir çekirdek olarak kullanışlı hale getirir. Bu, sürünme direncinden farklı bir tasarım gereksinimidir ve iki kategori farklı şekillerde belirtilir.
Nikel bazlı alaşım, nikelin sürekli fazı oluşturduğu bir alaşımdır ve bir alaşımı aileye sokan uygulama değil, bu matristir. Nikel, oda sıcaklığından erimeye kadar yüzey merkezli kübik kaldığı için taban olarak seçilir, bu da yapının demir tabanının alacağından daha fazla alaşım kabul etmesini sağlar. Güç, çözeltide tutulan elementlerden ve matrisle hücre hücre hizalanan ve onunla tutarlı olan sıralı bir çökelti, γ'dan gelir. Tane sınırı eklemeleri ve karbürler sınırlarda çalışır. Bu çökeltinin kullanışlı kesri, yaklaşık 750 °C'de kaynak yapılması gereken yerlerde yaklaşık 0,2'den 1.000 °C'nin üzerinde çalışan kanatlarda 0,6'nın üzerine kadar değişir.
Nikel bazlı malzeme, yukarıdaki kategorilerde Changzhou, Jiangsu'dan tedarik edilir: saf nikel ve nikel-bakır kaliteleri, nikel-krom ve nikel-krom-demir aileleri, korozyona dayanıklı nikel-molibden kaliteleri, direnç ve ısıtma alaşımları ve hassas kaliteler, çubuk, tel, şerit, plaka ve tüp şeklinde. Tesis ISO 9001 sertifikasına sahiptir ve SGS tarafından denetlenir. Hizmet ortamını veya hizmet sıcaklığını ve istenen formu gönderin, kategori bundan çıkar.
Alıntılanan rakamlar ve yapısal tanımlar yayınlanmış değerlerdir ve kabul limitleri değildir. Çökelme kesirleri ve alaşımlanma limitleri bireysel kimyaya, ısıl işleme ve kesit boyutuna bağlıdır ve ilgili sistem için faz diyagramının yerini alacak genel bir kural yoktur. Teslim edilen bir malzemenin kabulü, tedarik edilen ısı için değirmen test sertifikasına dayanır.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
中文
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski