لماذا يصعب تصنيع Inconel؟
تعد سبائك Inconel 718 الفائقة واحدة من أهم السبائك في عائلة السبائك الفائقة القائمة على النيكل. يتم استخدام هذه السبيكة ذات درجة الحرارة العالية بشكل رئيسي في صناعة الطيران لتصنيع أجزاء الطيران ومكونات محركات الغاز. في محركات الغاز، يتم تصنيع حوالي 50٪ من المكونات من سبائك فائقة تعتمد على النيكل. المادة مناسبة لأوعية المعالجة الحرارية مثل شفرات توربينات الغاز، وشفرات التوربينات، وما إلى ذلك. وينبع استخدام Inconel 718 في صناعة الطيران من خصائصه الفريدة، مثل المقاومة العالية للأكسدة، ومقاومة التآكل في البيئات المسببة للتآكل، ومقاومة الزحف ومقاومة التعب الحراري في درجات الحرارة العالية (حتى 923 درجة كلفن) ودرجات الحرارة المنخفضة، وقوتها الميكانيكية العالية في ظل هذه الظروف.
تعمل مكونات المحركات التوربينية الغازية الحديثة، مثل شفرات التوربينات، عند درجات حرارة عالية (في النطاق 823.15-1373.15 درجة كلفن). وقد أدى ذلك إلى إنتاج مكونات باستخدام مواد هندسية متقدمة، بما في ذلك السبائك الفائقة القائمة على النيكل. ومن بين هذه السبائك الفائقة، يعد Inconel 718 هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. من أجل تحسين متانة هذه السبيكة ذات درجات الحرارة العالية، تم حفر عدد كبير من الثقوب (20،000-40،000) في هيكل شفرات التوربينات، مع قطر 0.3-5 ملم ونسبة العرض إلى الارتفاع (40-600): 1 (نسبة العمق إلى القطر). يتم تحديد هذه الثقوب على أنها "ثقوب تبريد" لأن سائل التبريد (الغاز أو السائل) قادر على التدفق من خلالها، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة المادة المكونة. تؤثر دقة الشكل الأبعاد وجودة السطح الداخلي للفتحة على كفاءة عملية التبريد. غالبًا ما يتم اختيار الطرق غير التقليدية لحفر ثقوب التبريد، مثل آلة التفريغ الكهربائي (EDM).
يضمن التركيب الكيميائي لـ Inconel 718 خواصه الميكانيكية الممتازة. عناصر صناعة السبائك مثل النيكل والكروم تقاوم التآكل والأكسدة والكربنة وآليات الضرر الأخرى عند درجات الحرارة المرتفعة. يتبلور Ni وCr كمرحلة جاما (مكعب محوره الوجه). بالإضافة إلى ذلك، تتم إضافة Al وTi وNb وCo وCu وW لتحسين المقاومة الميكانيكية والتآكل. يضاف Nb لتكوين الراسب المتصلب ' (Ni3Nb، الطور الرباعي المستقر المتمركز حول الجسم). يتم إضافة Ti وAl لترسيب المركب بين الفلزات على شكل (Ni3Ti، Al، بلورة مكعبة بسيطة). تتميز عناصر صناعة السبائك هذه بنسب تأثير "الجزيئات الأصغر. توفر المرحلتان (' و ") القوة العالية لسبيكة Inconel 718 الفائقة (قوة شد نهائية تبلغ 1.1 جيجا باسكال). بالإضافة إلى ذلك، تتم إضافة C للترسيب لتكوين كربيدات MC (M=Ti أو Nb). يجب أن يكون محتوى C منخفضًا بدرجة كافية، بحيث يترسب Nb وTi على شكل جسيمات ' و'.
