آلیاژ اینکونل - ویژگی ها و کاربرد ها

آلیاژ اینکونل سوپر آلیاژی بر پایه ی نیکل است که ویژگی های منحصربفرد و کاربردهای ویژه خصوصا در صنایع هوافضا و غذایی و ساخت توربین دارد . 

 

آلیاژ اینکونل سوپر آلیاژی بر پایه ی نیکل است که ویژگی های منحصربفرد و کاربردهای ویژه خصوصا در صنایع هوافضا و غذایی و ساخت توربین دارد . 

 

 

اینکونل

 

یکی از انواع سوپرآلیاژها ، آلیاژ اینکونل است . این آلیاژ که بر پایه ی نیکل واقع شده است دارای سطوح مختلف و گریدهای مختلفی است . از مجموعه زیرگروه های اینکونل میتوان به اینکونل 600 اینکونل 601 و اینکونل 625 اشاره کرد . یکی از برجسته ترین ویژگی های الیاژ اینکونل مقاومت واستحام زیاد در برابر خوردگی در دماهای بالا است . اینکونل به نام های اینکو و  آیکونل نیز شناخته میشود و برای اولین بار توسط تیمی تحقیقاتی از شرکت ویگین الویز درسال 1940 ساخته شد . 

ترکیبات اصلی این آلیاژ در درجه اول نیکل و در مقام دوم عنصر کروم است . از ویژگی های برجسته ی آن مقاومت در سخت ترین شرایط اتمسفر ( حتی به نسبت فولادضدزنگ ) است . این الیاژ میتواند در دمای بالاتر از دو هزار فارنهایت درجه نیز استحکام کششی خود را حفظ کند و ساختار خود را تغییر ندهد . 

با وجود تمام ویژگی هایی که نام بردیم این آلیاژ یک ماده گران است و در شرایط خاصی مورد استفاده قرار میگیرد . یکپارچگی اینکونل حتی در برابر خوردگی های شدید و ترک برداشتن حاصل از آب خالص و گرمای فوق العاده حفظ میشود و ماده بدون آسیب باقی میماند . صنایع شیمیایی مهم ترین  کاربرداین فلز هستند . 

از آلیاژ اینکونل 600 و 601 در صنایع شیمیایی و صنایع غذایی و از آلیاژ 718 در صنایع هوایی و ساخت موتور جت مورد استفاده قرار میگیرد .
استحکام بی نظیر این ماده به این صورت شکل می گیرد که مقداری از یونیوم با نیکل ترکیب می شود و ترکیبات افزایشی گاماپرایم باعث تشکیل مکعب های کوچکی در آلیاژ می شود . این مکعب ها باعث مهار لغزش و خزش در تغییر در ساختار فلز میشود . 

اینکونل ها بعلت ویژگی های خاص مکانیکی که دارند نمی توانند مقدار زیادی ماشین کاری را تحمل کنند و این باعث شده تا اینکونل را در رده ی آلیاژهایی با ماشین کاری ضعیف قرار بدهند . 

مقاومت زیاد در برابر ماشین کاری باعث میشود تا ذرات کاربیدی ، ابزار برش درمنطقه ی برش را بسایند و بنابراین با روش های سنتی نمیتوانید این آلیاژ را ماشین کاری کنید پس باید از روش های مدرن مانند ماشین کاری تخلیه الکتریکی و ماشین کاری الکتروشیمیایی استفاده کنید تا به یک کیفیت مناسب در سطح آلیاژ دست یابید . 

ویژگی خاص این آلیاژ مقاومت در برابر نمک ( سدیم کلرید )  است که باعث شده تا از این آلیاژ در کارخانه های نمک یا مکان های نمکی استفاده شود . 
آلیاژ اینکونل دارای انواع مختلفی من جمله : اینکونل 600 ، اینکونل 625 ، اینکونل 690 ،اینکونل 718 ، اینکونل 751 است که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی ، توربین های گازی و موتور موشک صنایع هوایی و کنترل آلودگی و همچنین صنایع هسته ای کاربرد دارد . 

 

از دیگر ویژگی های شیمیایی آلیاژ اینکونل عبارتند از :

–   استحکام در برابر اسیدهایی مانند گوگرد ، فسفر و نیتریک 
_   بدون ترک خوردگی ناشی از وجود املاح نمک
_   مقاومت بالا در برابر خوردگی و کریستاله شدن 
_  توربین و شارژر ها 
_  سکوهای نفتی و شیرآلات 
_  تجهیزات صنایع دفاعی و اسلحه سازی 
_  مقاومت در برابر اکسیداسیون است . در کنارهمه این ها از ویژگی های مکانیکی ویژه ای برخوردار است که میتواند در حرارت بسیار پایین و بسیار بالا ( حتی در دماهای نزدیک به 750درجه سانتی گراد ) حالت خود را حفظ نماید که طبعا در تعیین قیمت آن تاثیرگذار خواهد بود . 

برای ریخته گری آلیاژ اینکونل حدودا پنج هزار دلار هزینه لازم است و برای جوشکاری مفید آن و جلوگیری از بریدگی و گسست در عناصر آلیاژی آن میبایست از انواع آلیاژ های جدید که ترکیبی از نوع 718 و 625 هستند ، استفاده کنید . موثرترین روش های جوشکاری اینکونل ها جوشکاری قوس تنگسن ، و جوشکاری اشعه الکترونی و اخیرا جوشکاری میکرولیزر پالسی هستند . 

در ادامه ی این مقاله به اختصاربه ویژگی ها و خواص چند زیرشاخه از آلیاژ اینکونل می پردازیم : 

 

اینکونل 600 

 

مقاومت بسیار بالا در برابر عناصر خورنده
استحکام در برابر ترک خوردگی های یون کلرید و اکسیداسیون
قابل استفاده در صنایع غذایی و مهندسی هسته ای
قابل استفاده در برابر خوردگی و خوردگی سوزی ناشی از آب خالص

( آب خالص به آبی گفته میشود که توسط فرآیندهای مختلفی من جمله تقطیر ، یون زدایی ، اسمزمعکوس ، و فیلتر کربن پالایش شده و ناخالصی های آن حذف می شود و برای استفاده آماده می گردد . از جمله کاربردهای آن در داروسازی و آزمایشگاه ها و صنایع علمی مهندسی می باشد ) 
در اینجا به ترکیبات شیمیایی  تشکیل دهنده ی اینکونل 600 می پردازیم . این عناصر شامل 72درصد نیکل  ، حدود 14درصد کروم ، 0.15 درصد کربن و مقادیر ناچیز از منگنز، سیلیسیوم و مس وگوگرد است .

 

 

اینکونل 601

 

این زیر شاخه در برابر اکسیداسیون و افزایش دما مقاومت بسیار بالایی دارد و در ساختار آن علاوه بر نیکل و کروم  ، آلومینیوم نیز وجود دارد . وجود آلومینیوم باعث می گردد تا در محیط های بسیار داغ کاربرد داشته باشد و به سبب وجود همین عنصر کاربرد آن در تجهیزات پتروشیمی محرز میشود . 

 

 

اینکونل 625

 

وجود مقادیر زیادی از نیکل ، کروم و مولبیدن و همچنین نایوبیم ، سبب شده تا این آلیاژ بادیگران کمی متفاوت عمل کند . وجود این عناصر باعث پیداشدن ویژگی های فوق العاده در این آلیاژ می شود . از جمله این ویژگی ها افزایش استحکام زیاد و همچنین مقاومت در برابر خوردگی حفره ای می باشد . 

 

زیر شاخه های دیگراین آلیاژ مانند اینکونل 690 ، 718 و 939 نیز وجود دارند که به ترتیب دارای :

 

1. مقادیر کمی از کبالت و مورد مصرف در صنایع هسته ای

2. استحکام دهی در برابر فاز گاما دابل پرایم و جوشکاری عالی

3. دارای استحکام در برابر فازگاماپرایم و قابلت جوشکاری متوسط می باشند . 

 

در این قسمت به ترکیبات شیمیایی تشکیل دهنده اینکونل 625 می پردازیم . این عناصر شامل حدود 58 درصد نیکل ، حدود 21 درصد کروم ، حدود 8 درصد مولیبدن و مقادیری از آهن و دگیر عناصر است . 
 

 

هستلوی چیست 

 

هستلوی مقاوم ترین سوپرآلیاژی است که بر پایه ی نیکل شکل میگیرد و در برابر خوردگی مقاومت بسیار بالایی دارد . عنصر اصلی تشکیل دهنده ی آن نیکل و مقدار ناچیزی از موارد دیگر است . 

 

 

 

تفاوت بین هستلوی و اینکونل در چیست

 

هر دو در برابر خوردگی مقاومت و دوام زیادی دارند و هزینه بر هستند اما با توجه به عملکرد و استحکام آنها در صنایعی مانند زمین گرمایی ، هسته ای و هوافضا کاربرد دارند . اما مهم ترین تفاوت این دو تفاوت در نقطه ذوب شان است . نقطه ذوب اینکونل بالاتر و درحدود 2500درجه فارنهایت است در حالیکه نقطه ذوب هستلوی در حدود 2410 درجه فارنهایت می باشد . 

نکته ی قابل توجهی که در این میان وجود دارد این است که آلیاژهای برپایه نیکل باید در دمای نرمال نگهداری شوند چون که آنها تا قبل از رسیدن به نقطه ذوب استحکام خود را از دست می دهند .  

 

 

اینکولوی چیست

اینکونل و اینکولوی هر دو از خانواده ی سوپر آلیاژهای بر پایه ی نیکل هستند که دارای ویژگی های مشابه و خواص مشابه هستند . این دو تنها در ترکیب شیمیایی خود تفاوت دارند و تفاوت در ترکیبات شیمیایی باعث تفاوت در کاربرد شان می شود . در اینکونل بیشتر از 50 درصد نیکل و در اینکولوی کمتر از 50 درصد نیکل وجود دارد . 

در ترکیب شیمیایی آلیاژ های اینکولوی مقادیر زیادی از فلز آهن وجود داردکه باعث می شود قیمت آن کاهش پیداکند . این آلیاژها از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر هستند و برای کار در دماهای بالا که حساسیت زیادی ندارند استفاده خواهد شد . پس بنابراین اینکولوی ها در شرایط حساس و بحرانی استفاده نمی شوند . 

اما از سوی دیگر برای ساخت اینکولوی ها میتوان از ماشین آلات تولید فولاد کمک گرفت و موجب سهولت فرآیند تولید شد .  
ویژگی منحصر بفرد اینکولوی ها وجود مقاومت بالا خصوصا در محیط های آبی است . مقاومت در برابر آب دریا باعث شده تا در صنایع نفتی و گازی و همچنین محیط های اسیدی وشیمیایی مورداستفاده قراربگیرد .  

از گریدهای مختلف اینکولوی در مبدل های حرارتی ، تجهیزات کربنی ، نیروگاه های برق ، کوره های صنعتی و تجهیزات عملیات حرارتی نیز استفاده می شود .  

 

 

 

سخن پایانی

آلیاژ اینکونل سوپرآلیاژی است که عنصراصلی تشکیل دهنده آن نیکل است و علاوه برنیکل کروم نیز دارد . اگرچه استفاده از آن برای استفاده ی عمومی مقرون به صرفه نیست منتها در صنایع خاص مانند صنایع پتروشیمی و هسته ای مورد استفاده قرار میگیرد . این استفاده به علت وجود مقاومت و استحکام زیاد و تاب آوری دردماهای بسیار پایین و بسیار بالا است .  

ویژگی دیگر آن مقاومت در برابر اکسیداسیون و گرما و استحکام کششی بالا است . هستلوی و اینکولوی نیز دیگر زیرشاخه های این سوپرآلیاژ هستند و هرکدام دارای ویژگی های خاص و منحصربفردی هستند .