أنواع superalloys

مقدمة
معايير الإنتاج الحديثة هي متطلبة للغاية. يُطلب من المهندسين والمصممين باستمرار تلبية متطلبات الصناعة للأداء وطول العمر والاستدامة وتحسين التكلفة. الإنتاج الصناعي في حالة تنمية مستمرة. تعتبر مبادئ التصميم الجديدة وطرق الإنتاج والمواد ضرورية للابتكار.

بعض الصناعات مطالبة بشكل خاص ، مثل صناعة الطيران. تخضع منتجات الفضاء الجوي للظروف القاسية خلال فترة خدمتها. الأساليب والمواد التقليدية ليست كافية لتلبية معايير الصناعة: لهذا السبب يستخدم مهندسو الفضاء مواد مثل Superalloys.

ما هي superalloys؟
في الأساس ، Superalloys هي مواد ذات إحصائيات الأداء القصوى. الخصائص الرئيسية للعلوم الفائقة هي المتانة العالية والقوة الميكانيكية الشديدة والمرونة الحرارية والحياة الطويلة. أهم خاصية لـ SuperAlloy هي قدرتها على العمل في كسور عالية من نقطة الانصهار. جميع الخصائص المذكورة أعلاه تجعل Superalloys ضرورية لصناعة الفضاء.

جاءت الفكرة الأصلية لتطوير مواد مناسبة للعمل في الظروف القاسية من الرغبة في تصميم المركبات التي قد تأخذنا إلى أعلى وأسرع. يرتبط تطوير Superalloys ارتباطًا وثيقًا بالتوسع السريع لصناعة الفضاء بعد الحرب العالمية الثانية.

أنواع superalloys
هناك العديد من أنواع superalloys المستخدمة في صناعة الطيران. واحدة من الأنواع الأكثر استخدامًا هو Superalloys المستندة إلى التيتانيوم. التيتانيوم النقي له كثافة منخفضة نسبيا ، وعالية القوة ، ومقاومة عالية التآكل. بالإضافة إلى ذلك ، التيتانيوم هو العنصر الوحيد الذي يحترق مع النيتروجين. التيتانيوم قوي مثل الصلب ، ولكنه يزن نصف ما يقرب من ذلك. هذه الخصائص وحدها تجعلها مادة مثالية لصناعة الطيران ، حيث تكون نسبة الوزن/القوة أمرًا بالغ الأهمية. يتم خلط التيتانيوم مع عناصر أخرى بنسب محددة لتعزيز خصائصه الممتازة بالفعل.

واحدة من سبائك التيتانيوم الأكثر استخدامًا هي Ti -6 Al -4 V alloy. أنه يحتوي على الألومنيوم والفاناديوم بالإضافة إلى التيتانيوم ويستخدم في المقام الأول في إطارات قمرة القيادة ، وصناديق الجناح ، وهياكل قفل للطائرات التجارية. تعرض هذه السبائك توازنًا جيدًا في الخصائص مثل القوة والليونة وصبدة الكسر وقوة درجة الحرارة العالية وخصائص الزحف وقابلية اللحام وقابلية الآلات وقابلية العمل الساخنة. ti -6 al -2 sn -4 zr -2 mo سبيكة مقاومة للحرارة تم تطويرها في أواخر الستينيات. درجة حرارة مقاومة الحرارة حوالي 450 درجة مئوية. غالبًا ما تستخدم هذه السبائك في أقراص الضاغط ، ودرجة حرارة الخدمة العليا هي 500 درجة مئوية. ti -5 al -2 sn -2 zr -4 cr -4 mo ، يشار إليها أحيانًا باسم "Ti17" ، سبيكة ذات قوة عالية ومتانة ممتازة تم تطويرها في الولايات المتحدة في السبعينيات. درجة حرارة مقاومة الحرارة حوالي 350 درجة مئوية. في محركات الطائرات التجارية ، يتم إنشاء المروحة والعمود كقطعة واحدة لتقليل وزن المحرك. Ti -10 v -2 fe -3 Al al aloy لها صلابة ممتازة وقوة عالية وقوة التعب العالية وتستخدم بشكل أساسي في معدات الهبوط.

بالإضافة إلى السبائك القائمة على التيتانيوم ، فإن السبائك القائمة على الحديد هي فئة أخرى من السبائك التي تستخدم بشكل شائع في مختلف الصناعات مثل الفضاء والصناعات العسكرية. في الأساس ، السبائك القائمة على الحديد هي سبائك تتألف بشكل أساسي من الحديد. بعض السبائك الأكثر استخدامًا على الحديد هي الفولاذ المقاوم للصدأ والحديد الزهر والفولاذ الكربوني العالي. تظهر سبائك الحديد بشكل عام توازنًا جيدًا من الخصائص ، بما في ذلك مقاومة الحرارة ، ومقاومة التآكل ، والمتانة ، والقوة ، والمرونة الحرارية. على الرغم من أنها لا تظهر أداءً عالياً للغاية مثل سبائك درجات الحرارة المرتفعة القائمة على التيتانيوم أو سبائك أخرى عالية الحرارة ، إلا أن سهولة التوليف وفعالية التكلفة تجعلها لا تقدر بثمن.

فئة سبيكة مهمة أخرى في الصناعات الجوية والجيش هي سبائك الألومنيوم. نسبة الوزن إلى القوة من الألومنيوم الخام مثيرة للإعجاب بالفعل في حد ذاتها. إن إضافة عناصر السبائك النحاسية والمغنيسيوم والمنغنيز والسيليكون والقصدير والنيكل والزنك تعزز هذه الخصائص ، مما يجعل سبائك الألومنيوم مثالية للتطبيقات العسكرية والفضائية. سلسلة 7xxx من سبائك الألمنيوم هي الفئة الأكثر استخدامًا في تطبيقات الفضاء. عنصر السبائك الأساسي في سلسلة 7xxx هو الزنك ، مما يجعل هذه الفئة أقوى سبيكة الألومنيوم. تتجاوز قوة العائد لسبائك سلسلة 7xxx 500 ميجا باسكال. سبائك 7xxx الأكثر شيوعًا هي Al-Zn-Mg-Cu و Al-Cu-MG.