دانلود فایل پاورپوینت سوپر آلیاژها

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

مقدمه:

در این پروژه به معرفی مختصر سوپر آلیاژها و یک سری از خصوصیات و ویژگی های آنها پرداخته شده است. سوپر آلیاژها در دنیای امروزی کاربرد زیادی دارند و این پروژه به اختصار در مورد سوپر آلیاژها توضیحاتی ارائه کرده است. پس از 6 دهه ، سوپر آلیاژها با دوام ترین وتجاری ترین مواد برای کار در دماهای بالا ، شرایط پر تنش موتور هواپیما و توربینهای گازی صنعتی هستند.این مواد در برابر تمام تلاشهای به عمل آمده در جهت کاهش اهمیت و کاهش مصرف سوپر آلیاژها مقاومت کرده اند.استفاده عمده سوپر آلیاژها در توربینهای گازی می باشد.اکنون سوپر آلیاژها در زمینه های کاملاٌ متفاوت مانند تجهیزات نفت ، پتروشیمی و مهندسی پزشکی به کار برده شده اند. با گذر از دهه اول قرن بیست و یکم، سوپرآلیاژها ایمن به نظر می آیند. اگر چه بیش از این پیشرفت در زمینه شیمی سوپرآلیاژها میسر نیست، اما تحقیقات زیادی در این باره در حال انجام است. اصلاح سطح با به کارگیری فن آوری پوشش دادن، محدوده دمای کاربرد سوپر آلیاژها را گسترش داده است، و همزمان با آن ساختارهای جهت دار و تک بلور سوپر آلیاژها معرفی شده اند

اسلاید 2 :

• تاریخچه:
• طراحان نیاز فراوانی به مواد مستحکم تر و مقاوم تر در برابر خوردگی داشتند.فولادهای زنگ نزن توسعه داده شده و به کار رفته در دهه های دوم وسوم قرن بیستم میلادی ، نقطه شروعی برای برآورده شدن خواسته های مهندسی در دماهای بالا بودند. بعداً معلوم شد که این مواد تحت این شرایط دارای استحکام محدودی هستند.جامعه متالورژی با توجه به نیازهای روز افزون بوجود آمده، با ساخت جایگزین فولاد زنگ نزن که سوپر آلیاژ نامیده شد به این تقاضا پاسخ داد.البته قبل از سوپر آلیاژها مواد اصلاح شده پایه آهن به وجود آمدند، که بعدها نام سوپر آلیاژ به خود گرفتند.

اسلاید 3 :

• معرفی و به کارگیری سوپر آلیاژها :
• سوپر آلیاژها ، آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن – نیکل و پایه کبالت هستند که عموماً در دماهای بالاتر از 540 درجه سانتیگراد استفاده می شوند. سوپر آلیاژهای پایه آهن – نیکل از فن آوری فولادهای زنگ نزن توسعه یافته ومعمولاً بصورت کار شده می باشند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل وپایه کبالت بسته به نوع کاربرد و ترکیب شیمیایی می توا نند بصورت ریخته یا کار شده باشند.
• سوپر آلیاژهای دارای ترکیب شیمیایی مناسب را می توان با آهنگری و نورد به اشکال گوناگون در آورد. ترکیبهای شیمیایی پر آلیاژ تر معمولاً بصورت ریخته گری می باشند.خواص سوپر آلیاژها را با تنظیم ترکیب شیمیایی و فرایند (شامل عملیات حرارتی) می توان کنترل کرد و استحکام مکانیکی بسیار عالی در محصول تمام شده به دست آورد. سوپر آلیاژهای موجود در کل به سه نوع تقسیم می شوند که در زیر به معرفی آنها پرداخته ایم.

اسلاید 4 :

• سوپر آلیاژهای پایه نیکل :
• مهمترین آلیاژهای گروه سوپر آلیاژهای پایه نیکل ، آلیاژهای استحکام یافته با رسوب ترکیبات بین فلزی در زمینه FCC آستنیتی هستند. فاز اصلی بهبود دهنده استحکام ، در سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه آهن – نیکل ، شبکه بلوری به مقدار کم (0 تا 5 %) با آستنیت اختلاف دارد. شکل از کروی تا مکعبی، و اندازه آن به دما وزمان بستگی دارد. اگرچه سوپر آلیاژهای پایه نیکل سخت شده، با محلول جامد هستند ولی مهمترین آلیاژهای این گروه دارای رسوب ترکیبات بین فلزی در زمینه FCC هستند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل به هر دو شکل ریخته و کار شده مورد استفاده قرار می گیرند.
• سوپر آلیاژها، آلیاژهای مقاوم به گرما در دمای بالا هستند که قادرند استحکام خود را در دمای بالا حفظ کنند. این آلیاژهای پیچیده همچنین مقاومت خوبی به خوردگی و اکسایش و مقاومت زیادی به خزش و شکست در دمای بالا دارند. وسیعترین کاربد سوپر آلیاژها مربوط به صنایع هواپیمایی و توربینهای گازی است. اما از آنها در ماشینهای فضایی، موتور موشک، هواپیمای آزمایشی، رآکتورهای هسته ای، زیر دریاییها، دیگهای بخار، تجهیزات پتروشیمی و سایر کاربردهای دما بالا نیز استفاده می شود.
• فازهای اصلی موجود در سوپر آلیاژهای پایه نیکل عبارتند از :
• فاز g (گاما) : این فاز زمینه پیوسته آستنیت FCC را تشکیل می دهد.
• فاز′ g (گاما پیریم) : این فاز، فاز رسوبی اصلی می باشد.
• کاربید ها : انواع مختلف می باشند که بیشتر شامل M23C6 و MC می شوند که در آن M نماینده یک فلز است.

اسلاید 5 :

• سوپرآلیاژهای پایه نیکل – آهن :
• .سوپرآلیاژهایی که دارای مقدار چشمگیری آهن و نیکل با هم هستند، دومین گروه مهم سوپرآلیاژها را تشکیل می دهند. در این آلیاژها، آهن ارزانتر تا اندازه ای جایگزین نیکل شده است. اما بدلیل مقدار کم نیکل آنها را نمی توان مانند سوپرآلیاژهای پایه نیکل در دمای بالا به کار برد.داشتن فولادهای زنگ نزن و سوپرآلیاژهای پایه نیکل باعث توسعه سوپرآلیاژهای پایه نیکل – آهن شده است. ترکیب شیمیایی وکاربردهای خاص سوپرآلیاژهای پایه نیکل – آهن نشان می دهد که در اغلب موتورهای توربین گازی و تیغه های توربینهای بخار، دیسکها، محورها و بستها به کار می روند. اغلب سوپرآلیاژهای پایه نیکل – آهن را طوری طراحی می کنند که زمینه آنها آستنیت FCC باشد.

اسلاید 6 :

• سوپرآلیاژهای پایه کبالت :
• عنصر کبالت یک فلز انتقالی بلافاصله پس از نیکل در دوره چهارم است و عدد اتمی آن 27 است. بیشتر خواص فیزیکی کبالت شبیه نیکل است مانند اندازه اتمی، نقطه ذوب و چگالی. ساختار بلوری کبالت در دمای اتاق HCP است، ولی در دمای °417 با دگرگونی چند شکلی تبدیل به ساختار FCC می شود. با آلیاژ کردن کبالت با کرم، نیکل، تنگستن، کربن وسایر عناصر به تدریج سوپرآلیاژهای پیچیده توسعه پیدا کرد، زیرا آنها برای اولین بار در سال 1943 در موتورهای توربین گازی به کار رفتند.
• استحکام سوپر آلیاژهای پایه کبالت، توسط کاربیدها و سخت کننده های محلول جامد بهبود می یابد. در این آلیاژها فرق اساسی بین ساختارهای ریخته و کار شده وجود دارد.
• سوپرآلیاژهای پایه کبالت از نظر شیمیایی نسبت به آلیاژهای پایه نیکل پیچیدگی کمتری دارند. سوپرآلیاژهای پایه کبالت به دو صورت ریخته ویا کار شده می باشند.
• سوپرآلیاژهای پایه کبالت در برخی از قسمتهای توربین های صنعتی به کار می روند، زیرا کمتر از آلیاژهای پایه نیکل در معرض خوردگی داغ قرار می گیرند، اگرچه مقاومت اکسایشی آنها خوب نیست.

اسلاید 7 :

• اصول متالورژی سوپر آلیاژها :
• سوپر آلیاژهای پایه آهن ، نیکل و کبالت معمولاً دارای ساختار بلوری با شبکه مکعبی با سطوح مرکز دار FCC هستند. آهن و کبالت در دمای محیط دارای ساختار FCC نیستند. هر دو فلز در دماهای بالا یا در حضور عناصر آلیاژی دیگر دگرگونی یافته و شبکه واحد آنها به FCC تبدیل می شود. در مقابل ساختمان بلوری نیکل در همه دماها به شکل FCC است.
• استحکام سوپر آلیاژها نه تنها به وسیله شبکه FCC و ترکیب شیمیایی آن ، بلکه با حضور فازهای استحکام دهنده ویژه ای مانند رسوبها افزایش می یابد. کار انجام شده بر روی سوپر آلیاژ (مانند تغییر شکل سرد) نیز استحکام را افزایش می دهد، اما این استحکام به هنگام قرار گیری فلز در دماهای بالا حذف می شود.
• در کل سوپر آلیاژها به سه گروه سوپر آلیاژهای پایه آهن – نیکل، پایه نیکل و پایه کبالت تقسیم می شوند، که هر کدام از نظر ماکروسکوپی به دو نوع ریخته و کار شده (شامل آلیاژهای متالورژی پودر) تقسیم می شوند.
• ساختار بلوری اکثر آلیاژها شبکه مکعبی با سطوح مرکز دار FCC ، مکعبی مرکز دار BCC و هگزاگونال فشرده HPC می باشد.اگر شبکه تتراگونال BCT به این فهرست اضافه شود، ساختار سوپر آلیاژها به سهولت نشان داده خواهد شد.
• سوپر آلیاژهای پایه نیکل وپایه آهن – نیکل دارای فاز g گاما با شبکه FCC آستنیتی وفازهای ثانویه مختلفی هستند.

اسلاید 8 :

• کاربرد سوپر آلیاژها :
• کاربرد سوپر آلیاژها در دماهای بالا بسیار گسترده و شامل قطعات و اجزاء هواپیما، تجهیزات شیمیایی و پتروشیمی است. باید توجه داشت که استحکام در دمای بالا تنها فاکتور ودلیل کاربرد سوپر آلیاژها نمی باشد. ترکیب و مقاومت خوردگی سوپر آلیاژها، مواد استانداردی برای ساخت وسایل پزشکی بوجود آورده است.
• از جمله کاربرد سوپر آلیاژها در قطعات توربینهای گاز هواپیما می باشد، که در ساخت قطعاتی مانند دیسکها، محورها، پره های هوا شکن و لوله های خروج گاز به کار می رود.
• از کاربرد سوپر آلیاژها در قطعات پزشکی می توان به کاربرد آنها در ساخت وسایل دندانپزشکی و ابزارهای جراحی اشاره کرد.
• از کاربرد سوپر آلیاژها در قطعات فضاپیما می توان به پوسته های آیرودینامیکی و قطعات موتور جت اشاره کرد. این موارد تنها نمونه هایی از کاربرد سوپر آلیاژها می باشد. در کل سوپر آلیاژها در مواردی چون تجهیزات عملیات حرارتی، سیستم نیروگاههای هسته ای و صنایع پتروشیمی نیز کاربرد دارند.

اسلاید 9 :

• برخی از ویژگیها و خواص سوپر آلیاژها :
• - فولادهای معمولی و آلیاژهای تیتانیوم در دماهای بالاتر از 540 درجه سانتیگراد دارای استحکام کافی نیستند و امکان خسارت دیدن آلیاژ در اثر خوردگی وجود دارد.
• - استحکام سوپر آلیاژها نه تنها مستقیما" به ترکیب شیمیایی بلکه به فرایند ذوب، آهنگری و روش شکل دهی، روش ریخته گری و بیشتر از همه به عملیات حرارتی پس از شکل دهی، آهنگری یا ریخته گری بستگی دارد.
• - سوپر آلیاژها مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون دارند اما در بعضی موارد مقاومت خوردگی کافی ندارند. مثلا´در کاربرد هایی مانند توربین هواپیما که دما بالاتر از 760 درجه سانتیگراد است، سوپر آلیاژها باید دارای پوشش باشند.
• - نداشتن پوشش به معنی کارایی کم سوپر آلیاژها در دراز مدت و دماهای بالا است.

اسلاید 10 :

• خواص فیزیکی وچگالی سوپر آلیاژها :
• سوپر آلیاژها نسبت به سیستمهای فلزی دیگر دارای خواص فیزیکی، هدایت الکتریکی، گرمای ویژه، هدایت حرارتی و انبساط حرارتی پایین تری هستند. این خواص به فلز پایه و درصد فلزات دیرگداز اضافه شده بستگی دارد. درضمن چگالی سوپر آلیاژهای پایه آهن – نیکل در محدوده 7.9 -8.3 گرم بر سانتیمتر مکعب و سوپر آلیاژهای پایه نیکل در محدوده 7.8 – 8.9 گرم بر سانتیمتر مکعب قرار دارند. با افزایش چگالی قابلیت های آلیاژ کاهش می یابد.
• آلیاژهای کار شده نسبت به آلیاژهای ریخته انعطاف پذیری بهتر وخواص استحکام کششی بالاتری دارند. بعنوان مثال به خاطر شرایط بحرانی کار دیسکها، آلیاژ به کار رفته در آن باید انعطاف پذیری عالی و خواص یکنواخت داشته باشد زیرا شکسته شدن یک دیسک باعث از کار افتادن هواپیما میشود.