السبائك القائمة على النيكل في صناعة الطيران
العنصر رقم 28 على الجدول الدوري هو النيكل. يمكن أن يشكل هذا المعدن الصلب والدكتايل ، عندما يقترن بالمعادن الأخرى ، مثل الصلب ، سبائك مفيدة. هذه السبائك مغناطيسية ومقاومة للارتداء ، ويمكنها تحمل درجات حرارة عالية للغاية. تمنح هذه الخصائص السبائك القائمة على النيكل العديد من التطبيقات الفعالة في صناعة الطيران.
الطائرات والمركبة الفضائية هي آلات معقدة مصممة ومصممة على مواصفات دقيقة. في كثير من الحالات ، يمكن أن تكون التشغيل المناسب والموثوق لهذه الطائرات مسألة حياة وموت. لذلك ، يعتمد مهندسو الفضاء على السبائك المستندة إلى النيكل لتوفير الاستجابة المطلوبة عند مواجهة حالات محددة أثناء الرحلة. فيما يلي نظرة عامة على كيفية مساهمة هذه المعادن المختلطة في صناعة الطيران.
سبائك النيكل في توربينات الغاز
واحدة من أفضل استخدامات سبائك النيكل في توربينات الغاز في محركات الطائرات. التوربينات هي مروحة دوارة تستخدم مصدرًا للطاقة لإنتاج مصدر آخر للطاقة ، مثل محطة الطاقة الكهرومائية أو توربينات الرياح. تعمل توربينات غاز الطائرات على نفس المبدأ ، باستثناء أن الغاز المضغوط ينتج الطاقة اللازمة لتدوير التوربينات. يدفع التوجه الذي تم إنشاؤه بواسطة توربينات الطائرة الطائرة إلى الأمام ، وإلى الأرض ، وفي الهواء.
خلال الحرب العالمية الثانية ، تتطلب محركات التوربينات الغازية صيانة متكررة لأن درجات الحرارة المرتفعة لمحرك الاحتراق الداخلي ستؤدي بسرعة إلى تآكل سبائك الصلب. تحول العلماء والمهندسون إلى سبائك النيكل ، التي هي مقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل ، لحل هذه المشكلة.
استبدل مهندسو الطائرات سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ في التوربينات مع سبائك النيكل ، وخاصة في غرفة الاحتراق. في غرفة الاحتراق ، تطلق محققات الوقود تيارًا مستمرًا من الهواء المضغوط ، ويبقي حاملي اللهب تدفق الهواء المحترق طوال الرحلة-حتى عندما يكون هناك الكثير من الرياح التي تهب عبر التوربينات. بسبب هذه اللهب المستمر ، يجب أن تحمل غرفة الاحتراق درجات حرارة عالية لفترة طويلة. سبائك النيكل تجعل هذا ممكنا.
بعد اكتشاف قيمة سبائك النيكل في توربينات الغاز ، واصل مهندسو الفضاء في تحسين أداء سبائك النيكل في رحلة الطائرات.
إضافة المعادن الأخرى مثل التنغستن والموليبدينوم إلى السبائك تجعلها أكثر مقاومة للحرارة. استخدام الطلاء القائم على الألومنيوم يحسن من التآكل ومقاومة الصدأ لسبائك النيكل. أساليب صب سبيكة جديدة تمنحهم قوة الاتجاه التي يحتاجونها.
اليوم ، يتم استخدام حوالي 1.8 طن من سبائك النيكل في محرك نفاث واحد. تتيح سبائك النيكل هذه المحركات النفاثة إكمال حوالي 20 ، 000 ساعات من الرحلة دون إصلاحات كبيرة. على النقيض من ذلك ، قبل أن تصبح سبائك النيكل قياسية ، كانت الطائرات عمرها 5 ساعات فقط ، مما يدل على أهمية سبائك النيكل في صناعة الطيران.
سبائك النيكل في مكونات الطائرات الأخرى
في حين أن سبائك النيكل معروفة بتحسين كفاءة توربينات الغاز ، إلا أنها تستخدم أيضًا في مكونات الطائرات الأخرى.
يمكن أن تحتفظ سبيكة 80a بتشكيلها حتى في ظل درجات حرارة عالية للغاية وتوتر كبير. غالبًا ما يتم استخدامه في صمامات عادم الطائرات ، والتي تزيل غازات العادم الساخنة من المحرك.
مونيل هي سبيكة أخرى من النيكل المستخدمة في الطائرات. يحتوي هذا المعدن على 68 ٪ من النيكل ، والنحاس 29 ٪ ، وكميات صغيرة من الحديد والمنغنيز والعناصر الأخرى. Monel يشبه الفولاذ من نواح كثيرة ، ولديه مقاومة عالية للضغط الشديد (أي قوة الشد) ، ويمكن لحامها. تستخدم مشعبات عادم الطائرات ، وصمامات المكربن والأكمام ، والتروس والسلاسل التي تتحكم في معدات الهبوط جميع سبائك مونيل. تُستخدم مسامير مونيل أيضًا لربط سبائك الصلب النيكل.
سبائك النيكل على وحدة القمر
تستخدم السبائك المستندة إلى النيكل على نطاق واسع في صناعة الطيران ، وقد تم استخدامها على سطح القمر. في الستينيات من القرن الماضي ، هبط برنامج Apollo للولايات المتحدة 12 رواد فضاء على سطح القمر. للوصول إلى هناك ، استخدم رواد الفضاء مركبة فضائية مصممة خصيصًا للقمر: الوحدة القمرية (LM).
تم تصنيع العديد من الأجزاء الخارجية السوداء من LM من السبائك القائمة على النيكل ، وفقًا لمتحف سميثسونيان للهواء والفضاء.
استخدمت هذه الأجزاء السوداء سبيكة الفولاذ النيكل لامتصاص وتعكس الحرارة الشمسية من LM. بمساعدة ما يصل إلى 25 طبقة من طلاء الألومنيوم على سبيكة النيكل ، قامت الأجزاء أيضًا بحماية المركبة الفضائية من النيزك الصغير.
كانت سبيكة النيكل المستخدمة على LM رقيقة جدًا: Just {0}}. 0 0 21 0 72 mm/0. بالمقارنة ، يبلغ سمك رقائق الألومنيوم العادية حوالي 0.2 مم/0.0079 بوصة. عادةً ما تكون ورقة ورقة الطابعة 0.1 مم/0.0038 بوصة. تم ذكر هذه الأقسام الرقيقة جدًا من الوحدة القمرية (LM) في فيلم Apollo 13 عام 1995. في بث المركبة الفضائية إلى الأرض ، يقول جيم لوفيل (الذي يلعبه توم هانكس) ، "في بعض الأماكن ، فإن جلد LM ليس سوى طبقات قليلة من الطبقات السميكة ، وهذا كل ما لدينا لحمايتنا من الفراغ من الفضاء."
من الواضح أن سبائك النيكل مهمة لتاريخ الفضاء. بدون هذه السبائك المعدنية المقاومة للحرارة والمقاومة للتآكل ، لن نكون قادرين على عبور المحيطات بسهولة اليوم ، ولن يتمكن البشر من السير على سطح القمر. وغني عن القول أن هذه السبائك القائمة على النيكل هي معادن لا غنى عنها للعصر الحديث.
