آیا می دانید آلیاژ اینکونل 706 چیست؟
Inconel 706 (به اختصار IN 706) یک آلیاژ مبتنی بر Ni-Fe-Cr تقویت شده با بارش است. ویژگی های نسبت شیمیایی معقول، نقص های متالورژیکی کمی، تفکیک اجزای کم، عملکرد عالی پردازش و هزینه کم را دارد. بنابراین می توان از آن برای تولید محصولات آلیاژی با اندازه های بزرگ و فوق العاده بزرگ برای رفع نیازهای صنایع سنگین استفاده کرد. علاوه بر این، این آلیاژ دارای استحکام بالا در دمای 700 درجه و مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون و خوردگی در محدوده دما و متوسط است، بنابراین از اهمیت فنی و اقتصادی بالایی برخوردار است.
با توسعه سریع موتورهای توربین، توربینهای گازی و صنایع هستهای، محصولات آلیاژی در اندازه بزرگ به طور فزایندهای مورد نیاز هستند. این امر دو مشکل ایجاد کرده است، یکی تفکیک عناصر شمش های سایز بزرگ و کنترل عیوب متالورژیکی مختلف و دیگری فناوری فرآوری و شکل دهی آن. برآوردن این نیاز برای آلیاژهای قبلی مبتنی بر نیکل با دمای بالا مانند IN 718 دشوار بود. بنابراین، در دهه 1970، نوع جدیدی از آلیاژ درجه حرارت بالا مبتنی بر Ni-Fe IN 706 توسط شرکت بین المللی نیکل آمریکا ساخته شد. خواص فیزیکی اولیه آن در جدول 1 آورده شده است. این آلیاژ به عنوان یکی از امیدوارکننده ترین مواد در زمینه آلیاژهای با دمای بالا برای صنایع سنگین در نظر گرفته می شود. به همین دلیل کنفرانس بین المللی این آلیاژ در سال 1994 در آمریکا برگزار شد که مشاهده می شود جهش جدیدی در تحقیقات روی آن در حال شکل گیری است. با این حال، این مواد در حال حاضر کمتر در چین مطالعه می شود. این مقاله آخرین نتایج تحقیقات این آلیاژ در خارج از کشور را بررسی می کند.
2. ترکیب و تبدیل فاز آلیاژها
ترکیب این آلیاژ از زمان ایجاد آن در دهه 1970 بسیار اندک تغییر کرده است و جدول 2 محدوده ترکیب استاندارد این آلیاژ را نشان می دهد. دلیل اینکه آلیاژ IN 706 مورد علاقه مردم است این است که دارای خواص متالورژیکی و خواص فرآوری خوبی است که مستقیماً از ترکیب جدا نمی شود. در مقایسه با آلیاژ IN 718، میزان Nb و Ni آن کاهش یافته است. عنصر Mo حذف شد و محتوای Ti افزایش یافت. تمام این تغییرات ترکیب به طور مستقیم بر متالورژی، پردازش و خواص مکانیکی آلیاژ تأثیر می گذارد. به همین دلیل، ترکیب آلیاژ نیاز به مطالعه دارد.
عناصر Nb و Ti: عناصر اصلی تشکیل دهنده فاز تقویت کننده در تایجین هستند و نقش کلیدی در عملکرد آلیاژ دارند. آزمایش ها ثابت کرده اند که محتوای (Ti+Nb) و نسبت Ti/Nb باید به درستی کنترل شود. هنگامی که مقدار کل (Ti+Nb) از 3.99% به 4.77wt افزایش می یابد، سختی و استحکام آلیاژ افزایش می یابد و دوام و چقرمگی شکست نیز افزایش می یابد. با این حال، زمانی که مقدار کل (Ti+Nb) از 4.81٪ بیشتر شود، انعطاف پذیری دمای اتاق کاهش می یابد. چقرمگی شکست بادوام نیز کاهش مییابد زیرا نسبت Ti/Nb کوچک است که بر شکل، اندازه و توزیع رسوبها تأثیر میگذارد و در نتیجه بر عملکرد تأثیر میگذارد. برای این منظور، مقدار کل (Ti+Nb) باید در حدود 4.7٪ کنترل شود، و نسبت Ti/Nb باید در حدود 0.68 باشد، تا عملکرد کلی بهتری به دست آید. دلیل نیاز به کاهش محتوای Nb در آلیاژ IN 706 این است که عنصر تشکیل دهنده بایاس نقطه قوی است. این مبتنی بر این واقعیت است که بایاس نقطه ای توسط فاز Nb- و Mo-rich laves ایجاد می شود.
عنصر Al: یکی از عناصر اصلی تشکیل دهنده فاز Ni3 (Al, Ti, Nb) است (که به آن فاز نیز می گویند). در آلیاژ IN 706، محتوای Al در مقایسه با IN 718 حدود 0.2٪ کاهش مییابد و هدف آن بهبود عملکرد ماشینکاری و عملکرد جوشکاری است. کاهش محتوای Al منجر به تغییر در ساختار سازمانی فاز Y در طی عملیات حرارتی مختلف می شود. به عنوان مثال، زمانی که محتوای Al کمتر از {{10}}.2٪ باشد، هنگامی که آلیاژ در حالت کمی کهنه است، ساختار Y مربع محور بدن است که معمولاً با Y نشان داده می شود. مانع نابجایی ها قوی تر از فاز Y مکعبی متمرکز است و اندازه ذرات بحرانی در طول بارندگی کوچک است، بنابراین استحکام دمای اتاق بالا است. با افزایش محتوای Al در آلیاژ، ساختار مکعبی وجهی Y در مرکز قرار می گیرد. در این حالت، ثابت شبکه Y و بسته بندی بسته در حالی که ساختار تغییر می کند، اندازه بحرانی ذرات رسوب شده افزایش می یابد که مانع حرکت نابجایی و کاهش استحکام می شود. ثابت کرده اند که محتوای Al در محدوده 0.2 تا 0.4 درصد برای آلیاژ IN 706 مناسب است.
عنصر Si: به طور مستقیم بر فاز laves تأثیر می گذارد. محتوای Si داده شده در استاندارد کمتر از {{0}}.35% وزنی است، اما در حد بالای این محدوده، فاز laves تشکیل میشود. در این زمان، شبکهای از فازهای laves اغلب در مرز دانهها تشکیل میشود که منجر به چقرمگی ضربه Charpy میشود. به همین دلیل، محتوای Si باید زیر 0.1٪ کنترل شود که به طور موثر از تشکیل فاز laves جلوگیری می کند.
عنصر C: محتوای عنصر C بر چقرمگی و عملکرد پردازش مواد تأثیر می گذارد. آزمایشها نشان دادهاند که وقتی محتوای C از {{0}}.03% به 0.01wt% کاهش مییابد، مقدار چقرمگی ضربه Charpy افزایش مییابد [1]. کاهش محتوای C همچنین فرآیند پذیری را با کاهش تشکیل کاربید بهبود می بخشد.
عناصر O و N: آنها مستقیماً بر تشکیل لکه های سفید در آلیاژ تأثیر می گذارند، زیرا لکه های سفید مناطق تخلیه شده از Nb و Ti هستند و این مناطق همیشه با مقدار زیادی عناصر O و N غنی می شوند. آزمایشها ثابت کردهاند که کاهش محتوای O و N تشکیل لکههای سفید را کاهش میدهد و در نتیجه عملکرد خستگی در چرخه پایین را بهبود میبخشد. علاوه بر این، کاهش محتوای O و N نیز تشکیل گروه های ناخالصی اکسید و نیترید را محدود می کند. به منظور کاهش این اثرات، محتوای آن باید کمتر از 50wt ppm باشد.
برای آلیاژ IN 706، فازهای اصلی بارش آن در جدول 3 فهرست شده است. منحنی رابطه دمای گذار-زمان-تبدیل آنها در شکل 1 نشان داده شده است. خط بارش MC مربوط به فرآیند بازپخت مواد است.
