۵۰۰ 
اینکونل
اینکونل (Inconel) یک فلز با عملکرد بسیار بالاست که به طور خاص برای استفاده در شرایط سخت طراحی شده است. ساخت و تولید محصولات مختلف با این فلز بسیار گرانقیمت است به همین دلیل کمتر از فولاد یا آلومینیوم شناخت شده است. در این مقاله ما به ارائه توضیحاتی در خصوص اینکونل خواهیم پرداخت.
تصویر شماره ۱ - لوله از جنس آلیاژ اینکونل ۶۲۵
آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:
اینکونل چیست؟
اینکونل یک عنوان کلی برای گروهی از سوپر آلیاژهای فلزی بر پایه ی نیکل است. اینکونل یک نام تجاری ست که توسط شرکت Special Metals نیو هارتفورد نیویورک ثبت شده است. اولین آلیاژ اینکونل در اواسط قرن بیستم برای کار در محیط های سخت و با دمای بسیار بالا ساخته شد.
ترکیب شیمیایی اینکونل
اینکونل یک نام کلی ست و مجموعه ای از سوپر الیاژها را در بر می گیرد. ترکیب شیمیایی انواع مختلف اینکونل متفاوت است اما وجه اشتراک همه ی آن ها استفاده از نکیل به عنوان فلز پایه است. البته علاوه بر نیکل کروم نیز به عنوان دومین عنصر فراوان در ترکیب اینکونل به کار برده می شود. تقریبا هر اینکونل مقداری آهن نیز در ساختار خود دارد که بیشتر از 1 درصد است. از عناصر دیگری که در ساختار اینکونل استفاده می شود می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کبالت
- مولیبدن
- نیوبیم
- تیتانیوم
عناصر موجود در ساختار انواع مختلف اینکونل
|
اینکونل |
درصد عناصر به نسبت وزن |
||||||||||||||
|
Ni |
Cr |
Fe |
Mo |
Nb & Ta |
Co |
Mn |
Cu |
Al |
Ti |
Si |
C |
S |
P |
B |
|
|
600[18] |
≥72.0[a] |
14.0–17.0 |
6.0–10.0 |
N/A |
≤1.0 |
≤0.5 |
≤0.5 |
≤0.15 |
≤0.015 |
||||||
|
617[19] |
44.2–61.0 |
20.0–24.0 |
≤3.0 |
8.0–10.0 |
10.0–15.0 |
≤0.5 |
≤0.5 |
0.8–1.5 |
≤0.6 |
≤0.5 |
0.05–0.15 |
≤0.015 |
≤0.015 |
≤0.006 |
|
|
625[20] |
≥58.0 |
20.0–23.0 |
≤5.0 |
8.0–10.0 |
3.15–4.15 |
≤1.0 |
≤0.5 |
≤0.4 |
≤0.4 |
≤0.5 |
≤0.1 |
≤0.015 |
≤0.015 |
||
|
690[21] |
≥58 |
27–31 |
7–11 |
≤0.50 |
≤0.50 |
≤0.50 |
≤0.05 |
≤0.015 |
|||||||
|
Nuclear grade 690[21] |
≥58 |
28–31 |
7–11 |
≤0.10 |
≤0.50 |
≤0.50 |
≤0.50 |
≤0.04 |
≤0.015 |
||||||
|
718[2] |
50.0–55.0 |
17.0–21.0 |
Balance |
2.8–3.3 |
4.75–5.5 |
≤1.0 |
≤0.35 |
≤0.3 |
0.2–0.8 |
0.65–1.15 |
≤0.35 |
≤0.08 |
≤0.015 |
≤0.015 |
≤0.006 |
|
X-750[22] |
≥70.0 |
14.0–17.0 |
5.0–9.0 |
0.7–1.2 |
≤1.0 |
≤1.0 |
≤0.5 |
0.4–1.0 |
2.25–2.75 |
≤0.5 |
≤0.08 |
≤0.01 |
|||
ویژگی های اینکونل
خواص فیزیکی و شیمیایی اینکونل باعث شده است تا به یک آلیاژ بسیار خاص تبدیل شود. اینکونل توانایی مقاومت در برابر دماهای فوق‌العاده بالا را دارد. البته فلزاتی مانند فولاد دمای ذوب بالاتری نیست به اینکونل دارند اما عملکرد آن ها از نظر استحکام و مقاومت به خوردگی در دمای بالا به طور قابل توجهی کاهش می یابد. از طرف دیگر اینکونل استحکام بالای خود در دماهای زیاد را نیز حفش می کند و یک لایه اکسید محافظ روی سطح خود تشکیل میدهد که از خوردگی آن حتی در دماهای زیاد نیز جلوگیری میکند.
علاوه بر عملکرد خوب در دمای زیاد، اینکونل در دمای اتاق نیز از استحکام بالایی برخوردار است. مقادیر بالای کروم به آن خاصیت ضد خوردگی فوق‌العاده ای نیز در دمای اتاق می دهد. وجود عناصر دیگر در ساختار اینکونل نیز باعث می شود تا از چقرمگی و سختی بسیار ارتقا یابد. برخی از انواع اینکونل مانند اینکونل 718 در اثر رسوب سخت شده اند که استحکام آن ها باز هم بیشتر شده است.
موارد کاربرد اینکونل
اینکول در صنایع مختلفی به کار گرفته می شود. یکی از مهمترین استفاده هایی که از اینکونل انجام می شود در صنعت هوا فضاست و در موتورهای جت است. نازل های سوخت و حلقه های پس سوز (Afterburner Ring) از دیگر اجزای موتورهای جت هستند که از اینکونل ساخته می شوند. استفاده از اینکونل در موتور جت نیز به دلیل عملکرد خوب آن در دمای بالاست. همچنین در برابر خوردگی ناشی از سوخت جت و سایر موارد شیمیایی موجود در محیط مقاوم است. از اینکونل در اغلب موشک ها و سفینه های فضایی نیز استفاده می شود. از انواع رایج اینکونل در صنعت هوا فضا می توان به اینکونل 625 و اینکونل 718 اشاره کرد.
از دیگر موارد استفاده از سوپر آلیاژ اینکونل کاربرد در صنعت هسته ایست. راکتورهای هسته ای به استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد عالی در دمای زیاد نیاز دارند. به همین دلیل است که از اینکونل در ساخت آن ها استفاده می شود. اینکونل 600 و اینکونل 690 دو نمونه رایج هستند که در صنعت هسته ای استفاده می شوند.
از دیگر کاربردهای اینکونل می توان به استفاده از آن در صنایعی مانند خودروسازی، تجهیزات و ابزارهای تولیدی، صنایع نفت و گاز، ساخت سلاح و ... اشاره کرد. به طول کلی در هر جایی که سه ویژگی استحکام بالا، عملکرد خوب در دمای زیاد و مقاومت در برابر خوردگی نیاز باشد اینکونل می تواند گزینه ی بسیار مناسبی به شمار آید.
تصویر شماره ۲ - استفاده از اینکونل ۷۱۸ در ساخت موتور جت
کاربرد در صنعت خودروسازی
تسلا ادعا کرده است که از اینکونل در ساخت کنتاکتور باتری های اصلی سری S خود استفاده نموده است تا بتواند حرارت جریان بالا را تحمل کند.
شرکت فورد نیز از اینکونل برای سخت چرخ توربین در توربو شارژر های موتورهای دیزلی خود که در سال 2016 معرفی شد استفاده نموده است.
از اینکونل برای ساخت سوپاپ اگزوز برخی انواع خودرو نیز استفاده می شود.
شرکت بی ام و نیز اینکونل را برای ساخت منیفولد اگزوز خودروهای لوکس خود مانند BMW M5 E34 به کار برده است.
تصویر شماره ۳ - قطعات از جنس اینکونل 600
انواع آلیاژهای اینکونل
اینکونل 188: برای استفاده در توربین های گاز تجاری و کاربرد در صنایع هوا فضا ساخته می شود.
اینکونل 230: صفحات و ورق های اینکونل 230 به طور عمده در صنایع برق، هوا فضا و صنایع گرمایشی استفاده می شود.
اینکونل 600
اینکونل 601
اینکونل 617: از ویژگی های این سری می توان به استحکام در دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون، کارایی بالا و جوش پذیری خوب اشاره کرد. اینکونل 617 در ساخت راکتورهای هسته ای مانند راکتور نمک مذاب C استفاده می شود.
اینکونل 625: مقاوم در برابر اسید و جوش پذیری خوب از مشخصات این سری است.
اینکونل 690: حاوی مقدار کمی کبالب می باشد و در کاربردهای هسته ای نیازمند به مقاومت کمتر استفاده می شود.
اینکونل 713C: آلیاژ رختگی با پایه نیکل و کروم
اینکونل 718: تقویت شده با جوش پذیری خوب
اینکونل X-750: برای ساخت اجزای توربین گاز از جمله پره ها به کار می رود.
اینکونل 751: افزایش مقدار آلومینیوم بهبود استحکام گسیختگی
اینکونل 792: افزایش عنصر آلومینیوم برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی به ویژه در توربین های گازی
اینکونل 907
اینکونل 909
اینکونل 706
اینکونل 939: تقویت شده با جوش پذیری خوب
اینکونل 925: فولاد زنگ نزن آستنیتی پایدار نشده با مقدار کربن کم
تصویر شماره ۵- اینکونل ۶۲۵