ترجمه فارسی Microstructure Analysis and Evaluation of Mechanical Properties of Nickel Based Super Al

جزئیات و دریافت

تجزیه و تحلیل میکروساختار و ارزیابی ویژگی های مکانیکی نیکل براساس آلیاژهای پیشرفته CCA617:

چکیده:

آلیاژ پیشرفته CCA16 یک ماده مورد نظر برای نیروگاه های بسیار پیشرفته می باشد که پیش بینی شده است تا 973K عمل کند. یک آلیاژ نسبتاً جدیدی برای این کاربرد می باشد و در دماهای عملیاتی پیک(ماکزیمم) و همچنین در دماهای پایین تجزیه شده در طی فرایند ناپایداری های توان به ارزیابی ویژگی های میکروساختار و مکانیکی نیاز دارد. برای مطالعه ی فازهای مختلف و اثراتشان بر ویژگی های مکانیکی در دماهای مختلف پیشنهاد شده است. در مطالعه حاضر، میکروساختار اولیه CCA617 در حالت تراشیده(forged) با استفاده از کاربرد مواد اسیدی(etchantهای) مختلف، میکروسکوپ نوری،آنالیز SEM و EDAX مورد مطالعه قرار گرفت و آزمایش میزان سختی انجام شد و نتایج ترسیم شدند. بررسی پیشینه درباره میکروساختار و میزان سختی در آلیاژهای پیشرفته انجام شد.

کلمات کلیدی: آنالیز میکروساختار، مشخصه، آلیاژهای پیشرفته،آنالیز اندازه ذره.

مقدمه:

آلیاژ پیشرفته آلیاژی است که به عناصر گروه هشتم مثل نیکل، کبالت و آهن تعلق دارد و دارای درصد بالایی از نیکل اضافه شده می باشد که در آن ترکیب مختلفی از عناصر آلیاژی اضافه شدند. ویژگی مهم آلیاز پیشرفته این است که در دماهای بالا دارای ترکیبی از مقاومت مکانیکی نسبتاً بالا، خوردگی و اکسایش و ثبات میکروساختار می باشد. آلیاژهای پیشرفته یکی از پیچیده ترین آلیاژهای فلزی هستند که برای استفاده تجاری مطرح شدند. و ویژگی های آن ها منجر به توسعه گستره وسیعی از آلیاژهایی می شوند که می توانند از طریق پردازش برای کاربردهای خاص بهینه سازی شوند. نیاز به مواد دارای قابلیت دمایی بالاتر روند توسعه آلیاژ پیشرفته برای سطح بالایی از پیچیدگی در نظر گرفته شده است. اگرچه مواد دیگری وجود دارد که می توانند در دماهای بالا مورد استفاده قرار گیرند(مانند سرامیک ها و آلیاژهای فلزی مقاوم(نسوز)).

با این حال، آلیاژهای پیشرفته بر حسب ترکیبی از دمای بالا، ویژگی های مکانیکی و مقاومت محیطی بکار گرفته می شوند و به علت میزان سختی شکست پایین برای بیشتر کاربردهای ساختاری مورد توجه نمی باشند. آلیاژهای فلزی مقاوم به دلیل داشتن نقاط ذوب بالا، می توانند ویژگی های مکانیکی خود را در دماهای بالا حفظ کنند، اما دارای اکسایش ضعیف می باشند. آلیاژهای پیشرفته از طریق تقویت محلول جامد در دمای بالا توسعه داده شدند. این مکانیسم تقویتی مهم شامل تشکیل رسوب های شیمیایی فاز ثانویه مانند کاربیدها از طریق تقویت فرایند رسوب یا ته نشینی می باشد. مقاومت اکسایش و خوردگی با استفاده از تشکیل پوشش لایه حرارتی فراهم می شود و هنگامی تشکیل می گردد که فلز در معرض اکسیژن قرار گیرد. مقاومت اکسایش یا کاهش ناشی از عناصری مانند آلومینیوم و کروم است. کاربرد اولیه توسعه آلیاژهای پیشرفته برای پره های توربین آبی در بخش داغ موتورهای توربین گازی و در کاربردهای دیگر مانند اجزاء راکت، راکتورهای هسته ای، مبدل های حرارتی، نیروگاه های بخار، کوره های صنعتی، تجهیزات پتروشیمی، تجهیزات تولید نفت خام، توربوشارژهای خودکار و ابزارهای زیستی و پزشکی می باشد. انواعی از آلیاژهای پیشرفته، آهن و نیکل مبتنی بر یکی از ارزشمندترین نوع آلیاژهای پیشرفته با استفاده از رسوب ترکیب بین فلزی در ماتریس FCC تقویت شده است. دیگر آلیاژهای پیشرفته مبتنی بر آهن و نیکل شامل فولاد ضدزنگ عمدتاً با استفاده از میزان سختی محلول و جامد سخت شده اند. آلیاژها در گروه آخر از 19-9DL(یعنی میزان ضدزنگ 8-18 دارای کروم سبک و کربن بیشتر) تا اینکول 800H(21 درصد وزنی cr، نیکل زیاد دارای میزان کمی تیتانیوم و آلومینیوم) متغیر هستند. دیگر آلیاژهای پیشرفته مبتنی بر آهن و نیکل عبارتند از انواع Multimet،Discaloy و pyromet. آلیاژهای پیشرفته مبتنی بر کبالت با استفاده از ترکیبی از کاربیدها و سفت کننده های جامد و محلول تقویت می شوند. کیفیت مختلف این آلیاژها بین ساختارهای ریخته گری و غیرریخته گری قرار دارد. آلیاژهای ریخته گری با استفاده از x-40 و آلیازهای غیرریخته گری با استفاده از L605 طبقه بندی می شوند. دیگر آلیاژهای اصلی عبارتند از: stellite و Haynes. آلیاژهای پیشرفته مبتنی بر نیکل نوع متفواتی از مواد فلزی دارای ترکیب ایده آلی از ویژگی های مقاومت در دمای بالا، درجه سختی و مقاومت در برابر تجزیه در محیط های دارای عامل خورنده و اکسنده می باشند. آن ها به عنوان آلیاژهای پیچیده در نظر گرفته می شوند، زیرا دارای دوازده عنصر هستند. علاوه بر این، عناصر زیان آور مانند سیلیکون، فسفر، سولفور، اکسیژن و نیتروژن می توانند از طریق فرایند ذوب مناسب کنترل شوند. دیگر عناصر کمیاب مانند سلنیوم، بیسموت و سرب باید در سطوح بسیار کم(ppm) در برخی کاربردهای مهم بکار گرفته شوند. دیگر ترکیبات متداول عبارتند از مولیبدن، نیوبیم و تنگستن که در تقویت مواد حلال و تشکیل کاربیدها نقش مهمی ایفاء می کنند. کروم و آلومینیوم همچنین برای افزایش ثبات سطح ضروری هستند( به ترتیب از طریق تشکیل cr₂o₃ و AL₂o₃).

2 – بررسی ادبیات(پیشینه):

انتخاب فن آوری صحیح مولد بخار یک مرحله مهم در طراحی اولیه پروژه جدید تولید نیرو می باشد. سوخت بکار گرفته می شود و چرخه بخار برای نوع مولد بخار که الزامات پروژه را تامین کند، مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور سهولت در سوختن سوخت ها(منابع انرژی) مانند زغال سنگ بتمنس(bituminous)، کوره های نصب شده مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل میزان فراریت پایین، سوخت های دارای واکنش پذیری پایین مانند زغال کک انتراسیت و نفت خام، سقف(طاق) کوره برای فراهم آوردن محیط احتراق درست به کار گرفته شده است. بخش دیگر برای سوخت های دشوار(difficult) و همچنین برای سوخت های زائد(waste) که به درستی فرایند سوختن را طی نمی کنند، گردش مولد بخار بستر سیال(CFB) می باشد. چرخش(flywheel) گردشی جامدات در مولد بخار CFB باعث می شود تا گستره وسیعی از سوخت ها در این دستگاه روند سوختن را طی کنند. تغییرپذیری سوخت با استفاده از اشتعال سوسپانسیون محدودیت بیشتری پیدا می کند. اخیراً چرخه فوق بحرانی به علت افزایش میزان حرارت نیروگاه در مقایسه با چرخه زیربحرانی برای بسیاری از پروژه ها انتخاب شده است. به طور معمول، نیروگاه هایی که چرخه فوق بحرانی را مورد استفاده قرار می دهند، ظرفیت بالایی دارند(500Mwe و بیشتر). در سال های اخیر، مولدهای بخار CFB به گروهی با مقیاس بزرگ تغییر داده شدند که دستگاه های مناسبی برای کاربرد فوق بحرانی می باشند. مولد بخار CFB برای ارائه محدوده ای از فن آوری های فرایند سوختن طراحی شده است تا الزامات مربوط به هر نوع سوخت را برآورده سازد. چرخه های فوق بحرانی در این مقاله توصیف شدند، که با استفاده از طراحی مولد بخار مطرح شده بوسیله Foster wheeler و با یکپارچه سازی تبخیر کننده لوله عمودی BENSON، جریان پایین جرم سیال برای تعدیل ویژگی گردش طبیعی و به منظور به حداقل رساندن عدم توازن دما مورد استفاده قرار گرفتند. معیار مبتنی بر جابجایی برای توصیف تشکیل فرایند شناور بودن کریستال های مجزای نیکل مبتنی بر آلیاژهای پیشرفته تابع افزایش دما پیشنهاد شده است.