উচ্চ তাপমাত্রা খাদ কি
উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যালয়গুলিকে তিন ধরনের উপকরণে ভাগ করা হয়েছে: 760 ডিগ্রি উচ্চ-তাপমাত্রার উপকরণ, 1200 ডিগ্রি উচ্চ-তাপমাত্রার উপকরণ এবং 1500 ডিগ্রি উচ্চ-তাপমাত্রার উপকরণ, যার প্রসার্য শক্তি 800MPa। অন্য কথায়, এটি উচ্চ-তাপমাত্রার ধাতব পদার্থকে বোঝায় যেগুলি 760--1500 ডিগ্রির বেশি তাপমাত্রায় এবং নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে দীর্ঘ সময় ধরে কাজ করে। তারা চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রা শক্তি, অক্সিডেশন এবং গরম ক্ষয় প্রতিরোধের ভাল, ভাল ক্লান্তি কর্মক্ষমতা, ফ্র্যাকচার দৃঢ়তা এবং অন্যান্য ব্যাপক বৈশিষ্ট্য আছে. এটি সামরিক এবং বেসামরিক গ্যাস টারবাইন ইঞ্জিনের হট-এন্ড উপাদানগুলির জন্য একটি অপরিবর্তনীয় মূল উপাদান হয়ে উঠেছে।
উচ্চ-তাপমাত্রার প্রধান খাদগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার উপাদান যেমন টারবাইন ব্লেড, ব্লেড, টারবাইন ডিস্ক, উচ্চ-চাপের গ্যাস টারবাইন ডিস্ক এবং বিমান, নৌ এবং শিল্প গ্যাস টারবাইনের জন্য জ্বলন চেম্বার তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। এগুলি মহাকাশ যান, রকেট ইঞ্জিন, পারমাণবিক চুল্লি, পেট্রোকেমিক্যাল সরঞ্জাম এবং কয়লা তৈরিতেও ব্যবহৃত হয়। রূপান্তর এবং অন্যান্য শক্তি রূপান্তর ডিভাইস।
উন্নয়ন পথ
1930 এর দশকের শেষের দিক থেকে, ব্রিটেন, জার্মানি, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং অন্যান্য দেশগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার ধাতুগুলি অধ্যয়ন করতে শুরু করেছে। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময়, নতুন মহাকাশ ইঞ্জিনের চাহিদা মেটানোর জন্য, উচ্চ-তাপমাত্রার ধাতুগুলির গবেষণা এবং ব্যবহার জোরদার বিকাশের একটি সময়ে প্রবেশ করেছিল। 1940-এর দশকের গোড়ার দিকে, যুক্তরাজ্য প্রথমে 80Ni-20Cr সংকর ধাতুতে অল্প পরিমাণ অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম যোগ করে শক্তিশালী করার জন্য একটি ফেজ তৈরি করে, এবং উচ্চ-তাপমাত্রা শক্তির সাথে প্রথম নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতু তৈরি করে। একই সময়ের মধ্যে, পিস্টন অ্যারোইঞ্জিনগুলির জন্য টার্বোচার্জারের বিকাশের প্রয়োজন মেটাতে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র ব্লেড তৈরিতে ভিটালিয়াম কোবাল্ট-ভিত্তিক অ্যালো ব্যবহার করা শুরু করে।
এছাড়াও, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র জেট ইঞ্জিনের দহন চেম্বার তৈরি করতে ইনকোনেল নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুও তৈরি করেছে। পরবর্তীতে, খাদের উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তিকে আরও উন্নত করার জন্য, ধাতুবিদরা নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুতে টংস্টেন, মলিবডেনাম, কোবাল্ট এবং অন্যান্য উপাদান যোগ করেন, অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়ামের পরিমাণ বৃদ্ধি করেন এবং বিভিন্ন ধরণের অ্যালয় ব্র্যান্ডের বিকাশ করেন, যেমন ব্রিটিশ "নিমোনিক", আমেরিকান "মার-এম" এবং "আইএন", ইত্যাদি; কোবাল্ট-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলিতে, নিকেল এবং টাংস্টেনের মতো উপাদানগুলিকে বিভিন্ন উচ্চ-তাপমাত্রার ধাতু যেমন X-45, HA-188, FSX-414 ইত্যাদির বিকাশের জন্য যুক্ত করা হয়। কোবাল্ট সম্পদের অভাবের জন্য, কোবাল্ট-ভিত্তিক সুপারঅ্যালোয়ের বিকাশ সীমাবদ্ধ।
1940-এর দশকে, লোহা-ভিত্তিক সুপার অ্যালয়গুলিও বিকশিত হয়েছিল। 1950-এর দশকে, A-286 এবং Incoloy901-এর মতো ব্র্যান্ডগুলি উপস্থিত হয়েছিল৷ যাইহোক, দুর্বল উচ্চ-তাপমাত্রার স্থিতিশীলতার কারণে, 1960 সাল থেকে উন্নয়ন ধীর গতিতে হয়েছে। সোভিয়েত ইউনিয়ন 1950 সালের দিকে "ЭИ" ব্র্যান্ডের নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয় তৈরি করতে শুরু করে এবং পরে "ЭП" সিরিজের বিকৃত সুপারঅ্যালয় এবং ЖС সিরিজের কাস্ট সুপারঅ্যালয় তৈরি করে। চীন 1956 সালে উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যালয়গুলির পরীক্ষামূলক উত্পাদন শুরু করে এবং ধীরে ধীরে বিকৃত সুপার অ্যালয়গুলির "GH" সিরিজ এবং কাস্ট সুপার অ্যালয়গুলির "K" সিরিজ গঠন করে। 1970-এর দশকে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র দিকনির্দেশক ক্রিস্টালাইজড ব্লেড এবং পাউডার ধাতুবিদ্যা টারবাইন ডিস্ক তৈরির জন্য নতুন উত্পাদন প্রক্রিয়াও ব্যবহার করে এবং বিমানের ইঞ্জিন টারবাইন ইনলেট তাপমাত্রার ক্রমবর্ধমান চাহিদা মেটাতে একক-ক্রিস্টাল ব্লেডের মতো উচ্চ-তাপমাত্রার খাদ উপাদান তৈরি করে।
এখন পর্যন্ত, সমস্ত দেশ নতুন উচ্চ-তাপমাত্রার ধাতুগুলি নিয়ে গবেষণা করছে, ক্রমাগত সাফল্য, উদ্ভাবন এবং প্রয়োগের ক্ষেত্রগুলি প্রসারিত করছে। আধুনিক শিল্পের বিকাশে, তারা স্পষ্টতই একটি অপরিহার্য খাদ উপাদান হয়ে উঠেছে।
কিভাবে উচ্চ তাপমাত্রার সংকর শ্রেণীবিভাগ করা যায়
1. ম্যাট্রিক্স উপাদানের ধরন অনুযায়ী
(1) লোহা-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার খাদ
লোহা-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রা খাদকে তাপ-প্রতিরোধী খাদ স্টীলও বলা যেতে পারে। এর ম্যাট্রিক্স হল Fe এলিমেন্ট, যাতে অল্প পরিমাণ Ni, Cr এবং অন্যান্য সংকর উপাদান যোগ করা হয়। তাপ-প্রতিরোধী খাদ ইস্পাতকে তার স্বাভাবিককরণের প্রয়োজনীয়তা অনুসারে মার্টেনসাইট, অস্টেনাইট, পার্লাইট, ফেরাইট তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত ইত্যাদিতে ভাগ করা যেতে পারে।
(2) নিকেল-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার খাদ
নিকেল-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার মিশ্রণে নিকেলের অর্ধেকেরও বেশি থাকে এবং 1000 ডিগ্রির উপরে কাজের অবস্থার জন্য উপযুক্ত। কঠিন সমাধান এবং বার্ধক্য প্রক্রিয়াকরণ ব্যবহার করে, ক্রীপ প্রতিরোধ এবং সংকোচনশীল ফলন শক্তি ব্যাপকভাবে উন্নত করা যেতে পারে। বর্তমানে, উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে ব্যবহৃত সুপারঅ্যালয়গুলির বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে, নিকেল-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয় ব্যবহারের সুযোগ আয়রন-ভিত্তিক এবং কোবাল্ট-ভিত্তিক সুপারঅ্যালয়গুলির ব্যবহারকে ছাড়িয়ে গেছে। একই সময়ে, নিকেল-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার খাদ হল উচ্চ-তাপমাত্রার খাদ যা আমার দেশে সবচেয়ে বেশি উৎপাদন এবং সবচেয়ে বেশি ব্যবহার। অনেক টারবাইন ইঞ্জিন টারবাইন ব্লেড এবং দহন চেম্বার, এমনকি টার্বোচার্জারও প্রস্তুতির উপকরণ হিসেবে নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতু ব্যবহার করে। অর্ধ শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে, মহাকাশ ইঞ্জিনে ব্যবহৃত উচ্চ-তাপমাত্রার উপকরণগুলির উচ্চ-তাপমাত্রার ক্ষমতা 1940-এর দশকের শেষের দিকে 750 ডিগ্রি থেকে 1990-এর দশকের শেষের দিকে 1200 ডিগ্রিতে বেড়েছে। এটা বলা উচিত যে এই বিশাল উন্নতিটি ঢালাই প্রক্রিয়া, পৃষ্ঠ আবরণ, ইত্যাদির দ্রুত বিকাশের উন্নতিও করেছে।
(3) কোবাল্ট-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার খাদ
কোবাল্ট-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার মিশ্রণগুলি ম্যাট্রিক্স হিসাবে কোবাল্ট ব্যবহার করে এবং কোবাল্টের উপাদান প্রায় 60%। একই সময়ে, উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর ধাতুর তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে Cr এবং Ni-এর মতো উপাদান যোগ করতে হবে। যদিও এই উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর ধাতুর তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা ভাল, বিভিন্ন দেশের কারণে কোবাল্ট সম্পদের আউটপুট তুলনামূলকভাবে ছোট এবং প্রক্রিয়াকরণ কঠিন, তাই পরিমাণ বড় নয়। এটি সাধারণত উচ্চ-তাপমাত্রার অবস্থা (600 ~ 1000 ডিগ্রি) এবং উচ্চ-তাপমাত্রার অংশগুলিতে দীর্ঘ সময়ের জন্য অত্যন্ত জটিল চাপের সাপেক্ষে ব্যবহৃত হয়, যেমন অ্যারোইঞ্জিনের কার্যকরী ব্লেড, টারবাইন ডিস্ক, দহন চেম্বারের হট-এন্ড উপাদান এবং মহাকাশ ইঞ্জিন। ভাল তাপ প্রতিরোধের জন্য, স্বাভাবিক অবস্থায়, প্রস্তুতির সময় W, MO, Ti, Al, এবং Co-এর মতো উপাদানগুলি যোগ করা উচিত যাতে এর উচ্চতর তাপ প্রতিরোধ এবং ক্লান্তি প্রতিরোধের নিশ্চিত করা যায়।
2. খাদ শক্তিশালীকরণ টাইপ
খাদ শক্তিশালীকরণের ধরন অনুসারে, উচ্চ তাপমাত্রার সংকরগুলিকে শক্ত দ্রবণে বিভক্ত করা যেতে পারে উচ্চ তাপমাত্রার খাদ এবং বয়সের বৃষ্টিপাত শক্তিশালী দ্রবণগুলি।
(1) কঠিন সমাধান শক্তিশালী টাইপ
তথাকথিত কঠিন সমাধান শক্তিশালীকরণের ধরন হল একটি একক-ফেজ অস্টিনাইট কাঠামো তৈরি করতে লোহা, নিকেল বা কোবাল্ট-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর ধাতুগুলিতে কিছু সংকর উপাদান যোগ করা। দ্রবণীয় পরমাণুগুলি কঠিন দ্রবণ ম্যাট্রিক্স জালিকে বিকৃত করে, যা কঠিন দ্রবণে স্লিপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায় এবং এটিকে শক্তিশালী করে। কিছু দ্রবণীয় পরমাণু খাদ সিস্টেমের স্ট্যাকিং ফল্ট শক্তি কমাতে পারে, স্থানচ্যুতি পচনের প্রবণতা বাড়াতে পারে, ক্রস-স্লিপকে কঠিন করে তুলতে পারে এবং উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর ধাতুগুলিকে শক্তিশালী করার উদ্দেশ্য অর্জনের জন্য খাদকে শক্তিশালী করতে পারে।
(2) বার্ধক্য বৃষ্টিপাত শক্তিশালীকরণ
তথাকথিত বয়সের বৃষ্টিপাত শক্তিশালীকরণ একটি তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়া যেখানে খাদ ওয়ার্কপিস কঠিন সমাধান চিকিত্সা, ঠান্ডা প্লাস্টিকের বিকৃতির মধ্য দিয়ে যায় এবং এর বৈশিষ্ট্যগুলি বজায় রাখার জন্য উচ্চ তাপমাত্রা বা ঘরের তাপমাত্রায় স্থাপন করা হয়। উদাহরণস্বরূপ: GH4169 অ্যালয় 650 ডিগ্রিতে 1000MPa সর্বোচ্চ ফলন শক্তি রয়েছে এবং ব্লেড তৈরির জন্য খাদ তাপমাত্রা 950 ডিগ্রিতে পৌঁছতে পারে।
3. উপাদান গঠন পদ্ধতি
উপাদান গঠন পদ্ধতি দ্বারা বিভক্ত: ঢালাই উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর ধাতু (সাধারণ ঢালাই সংকর, একক ক্রিস্টাল অ্যালয়, দিকনির্দেশক অ্যালয়, ইত্যাদি), বিকৃত উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যালয় এবং পাউডার ধাতুবিদ্যা উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যালয় (সাধারণ পাউডার ধাতুবিদ্যা এবং অক্সাইড বিচ্ছুরণ সহ- শক্তিশালী উচ্চ-তাপমাত্রা খাদ)।
(1) উচ্চ তাপমাত্রা খাদ ঢালাই
খাদ উপাদান যা সরাসরি অংশ প্রস্তুত করার জন্য ঢালাই পদ্ধতি ব্যবহার করে তাকে ঢালাই উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর ধাতু বলা হয়। খাদ ম্যাট্রিক্সের সংমিশ্রণ অনুসারে, এটিকে তিন প্রকারে ভাগ করা যায়: লোহা-ভিত্তিক ঢালাই সুপারঅ্যালয়, নিকেল-ভিত্তিক ঢালাই সুপারঅ্যালয় এবং হীরা-ভিত্তিক ঢালাই সুপারঅ্যালয়। স্ফটিককরণ পদ্ধতি অনুসারে, একে চার প্রকারে ভাগ করা যায়: পলিক্রিস্টালাইন কাস্ট সুপারঅ্যালয়, ডিরেকশনাল সলিডিফিকেশন কাস্ট সুপারঅ্যালয়, ডিরেকশনাল ইউটেকটিক কাস্ট সুপারঅ্যালয় এবং সিঙ্গেল ক্রিস্টাল কাস্ট সুপারঅ্যালয়।
(2) বিকৃত উচ্চ তাপমাত্রা খাদ
এটি এখনও মহাকাশ ইঞ্জিনগুলিতে সর্বাধিক ব্যবহৃত উপাদান এবং দেশে এবং বিদেশে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। আমার দেশের বার্ষিক আউটপুট বিকৃত সুপার অ্যালয় মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের প্রায় 1/8 [2]। একটি উদাহরণ হিসাবে GH4169 খাদ গ্রহণ, এটি দেশে এবং বিদেশে সর্বাধিক অ্যাপ্লিকেশন সহ প্রধান বৈচিত্র্য। আমার দেশে, বোল্ট, কম্প্রেসার এবং চাকা এবং টার্বোশ্যাফ্ট ইঞ্জিনের তেল স্লিং প্যানগুলি প্রধানত প্রধান অংশ হিসাবে ব্যবহৃত হয়। অন্যান্য খাদ পণ্যগুলি ক্রমবর্ধমান পরিপক্ক হওয়ার সাথে সাথে উচ্চ তাপমাত্রায় বিকৃতি ঘটে। সংকর ধাতুগুলির ব্যবহার ধীরে ধীরে হ্রাস পেতে পারে তবে আগামী দশকগুলিতে প্রভাবশালী থাকবে।
(3) নতুন উচ্চ তাপমাত্রা খাদ
পাউডার উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যালয়, টাইটানিয়াম-অ্যালুমিনিয়াম আন্তঃধাতু যৌগ, অক্সাইড বিচ্ছুরণ-শক্তিশালী উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যালয়, জারা-প্রতিরোধী উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যালয়, পাউডার ধাতুবিদ্যা এবং ন্যানোম্যাটেরিয়াল এবং অন্যান্য পণ্যের অংশগুলি সহ।
① তৃতীয় প্রজন্মের পাউডার সুপারঅ্যালোয়ের অ্যালোয়িং ডিগ্রী উন্নত করা হয়েছে, এটিকে প্রথম দুই প্রজন্মের সুবিধাগুলি বিবেচনায় নিতে এবং উচ্চ শক্তি এবং কম ক্ষতি অর্জন করতে দেয়। গুঁড়া superalloys উত্পাদন প্রক্রিয়া ক্রমবর্ধমান পরিপক্ক হয়ে উঠছে. ভবিষ্যতে, এটি নিম্নলিখিত দিক থেকে বিকাশ করা যেতে পারে: পাউডার প্রস্তুতি, তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়া, কম্পিউটার সিমুলেশন প্রযুক্তি, ডুয়াল-পারফরম্যান্স পাউডার ডিস্ক;
②টাইটানিয়াম-অ্যালুমিনিয়াম ইন্টারমেটালিক যৌগগুলি চতুর্থ প্রজন্মে বিকশিত হয়েছে, এবং মাল্টি-এলিমেন্ট মাইক্রো-এলিমেন্ট এবং বৃহৎ-উপাদান মাইক্রো-উপাদানের দুটি দিকে ধীরে ধীরে প্রসারিত হচ্ছে। জার্মানির হামবুর্গ বিশ্ববিদ্যালয়, জাপানের কিয়োটো ইউনিভার্সিটি এবং জার্মানির জিকেএসএস সেন্টার সকলেই টাইটানিয়ামের উপর ব্যাপক গবেষণা চালিয়েছে। অ্যালুমিনিয়াম ইন্টারমেটালিক যৌগগুলি এখন জাহাজ নির্মাণ, বায়োমেডিকাল এবং ক্রীড়া সামগ্রীর ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়;
③অক্সাইড বিচ্ছুরণ-শক্তিশালী superalloys পাউডার superalloys অংশ. উৎপাদন ও উন্নয়নের অধীনে প্রায় 20 প্রকার রয়েছে। তাদের উচ্চ উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি এবং কম চাপ সহগ রয়েছে এবং গ্যাস টারবাইন, উন্নত মহাকাশ ইঞ্জিন ইত্যাদির তাপ-প্রতিরোধী এবং অ্যান্টি-অক্সিডেশন উপাদানগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। পেট্রোকেমিক্যাল চুল্লি, ইত্যাদি;
④জারা-প্রতিরোধী উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যালয়গুলি প্রধানত নির্মাণ এবং মহাকাশের ক্ষেত্রে অবাধ্য উপকরণ এবং তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত প্রতিস্থাপন করতে ব্যবহৃত হয়।
