हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातु उत्पादों का विस्तृत परिचय

हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुएँ, संयुक्त राज्य अमेरिका में हेन्स इंटरनेशनल, इंक. द्वारा विकसित उच्च-प्रदर्शन मिश्र धातु सामग्रियों की एक श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करती हैं, जिन्हें विशेष रूप से चरम वातावरणों के लिए डिज़ाइन किया गया है। लगभग एक शताब्दी के इतिहास के साथ, इस कंपनी ने लगातार संक्षारण-प्रतिरोधी और  उच्च तापमान निकल-कोबाल्ट मिश्र धातुओं के विकास और उत्पादन पर ध्यान केंद्रित किया है , जिससे उच्च-मिश्र धातु क्षेत्र में वैश्विक नेतृत्व स्थापित हुआ है। हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं में मुख्य रूप से तीन प्रमुख श्रृंखलाएँ शामिल हैं: निकल-आधारित, कोबाल्ट-आधारित और लौह-आधारित, जिन्हें उन कठिन परिस्थितियों के लिए डिज़ाइन किया गया है जहाँ उच्च तापमान, संक्षारण और जटिल यांत्रिक तनाव एक साथ मौजूद होते हैं।

ये  उच्च तापमान मिश्र धातुएँ  क्रोमियम, मोलिब्डेनम, टंगस्टन और कोबाल्ट जैसे तत्वों को निकल, कोबाल्ट या लौह आव्यूहों में समाहित करके असाधारण प्रदर्शन प्राप्त करती हैं। उदाहरण के लिए, उच्च क्रोमियम सामग्री ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करती है, टंगस्टन और मोलिब्डेनम जैसी दुर्दम्य धातुएँ ठोस विलयन सुदृढ़ीकरण के माध्यम से शक्ति बढ़ाती हैं, जबकि एल्युमीनियम और टाइटेनियम γ' अवक्षेपण-कठोरीकरण प्रावस्थाएँ बनाते हैं। हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं का अनूठा मूल्य उच्च तापमान शक्ति, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और मशीनीकरण के उनके संतुलित संयोजन में निहित है, जो उन्हें एयरोस्पेस, ऊर्जा और रासायनिक उद्योगों में अपरिहार्य सामग्री बनाता है।

व्यावहारिक इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में, हेन्स उच्च तापमान मिश्रधातुओं के चयन का निर्णय तापमान सीमा और पर्यावरणीय विशेषताओं पर निर्भर करता है। 800°C से ऊपर काम करने वाले घटकों, जैसे दहन कक्ष और संक्रमण खंड, के लिए हेन्स 263 मिश्रधातु उपयुक्त है; गैस टरबाइन के तप्त-अंत घटकों जैसे असाधारण ऑक्सीकरण प्रतिरोध की आवश्यकता वाले उच्च तापमानों के लिए, हेन्स 230 अधिक उपयुक्त है; जबकि चिकित्सा प्रत्यारोपण और रासायनिक उपकरणों के लिए, जिनमें बेहतर घिसाव और संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, हेन्स 25 (L-605) कोबाल्ट-आधारित मिश्रधातु एक आदर्श विकल्प है।

हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातु उत्पाद सूची

एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं की प्रदर्शन विशेषताएँ

विमान इंजनों के हॉट-एंड घटकों में, हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं का प्रदर्शन सीधे इंजन के थ्रस्ट और परिचालन जीवनकाल को निर्धारित करता है। हेन्स 263 को एक उदाहरण के रूप में लें: यह 815°C पर 550 MPa से अधिक तन्य शक्ति और 400 MPa से अधिक उपज शक्ति बनाए रखता है, जो निरंतर उच्च तापमान को सहन करने वाले टरबाइन घटकों के लिए महत्वपूर्ण है। दीर्घकालिक उच्च तापमान सेवा स्थितियों में, हेन्स 263 उत्कृष्ट रेंगन प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, 170 MPa तनाव के तहत 815°C पर सैकड़ों घंटों से अधिक का धीरज जीवन प्राप्त करता है।

विमानन इंजन के दहन कक्ष के घटकों को उच्च तापमान दहन गैसों और यांत्रिक तनावों, दोनों का सामना करना पड़ता है, और इन क्षेत्रों में हेन्स 230 मिश्र धातु उत्कृष्ट है। इसकी उच्च क्रोमियम सामग्री (लगभग 22%) एक सघन क्रोमियम ऑक्साइड सुरक्षात्मक परत बनाती है, जो असाधारण ऑक्सीकरण प्रतिरोध और तापीय संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है। वास्तविक उड़ान चक्रों के दौरान, इंजन बार-बार स्टार्ट-स्टॉप चक्रों से गुजरते हैं। हेन्स 230 इन तापीय चक्रों से उत्पन्न तनाव में उतार-चढ़ाव को सहन कर लेता है, कमरे के तापमान पर 795 MPa की न्यूनतम तन्य शक्ति और 310 MPa की उपज शक्ति बनाए रखता है, जिससे तापीय चक्रण के दौरान संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित होती है।

हवाई इंजनों में टरबाइन डिस्क और ब्लेड के लिए, हेन्स 263 γ' चरण (Ni₃(Al, Ti)) अवक्षेपण कठोरीकरण तंत्र के माध्यम से उच्च तापमान शक्ति प्रदान करता है। γ' चरण की मात्रा, आकार और वितरण को अनुकूलित करने के लिए इन घटकों को सटीक विलयन उपचार (लगभग 1150°C) और आयु उपचार (लगभग 8 घंटे के लिए 800°C) से गुजरना पड़ता है। यह 650°C से 900°C की कोर उच्च तापमान सीमा के भीतर स्थिर यांत्रिक गुणों को सक्षम बनाता है। वास्तविक रखरखाव अनुभव में, हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं से बने इंजन हॉट-एंड घटक काफी लंबे ओवरहाल अंतराल प्रदर्शित करते हैं, जिससे कुल जीवनचक्र लागत कम हो जाती है।

हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं का पुनर्चक्रण मूल्य

 एयरोस्पेस उद्योग में हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातु घटकों का बहुमूल्य धातु पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग एक मानक प्रक्रिया बन गई है, जो सामग्रियों के आंतरिक मूल्य और रणनीतिक धातु संसाधनों की कमी, दोनों से प्रेरित है। जेट इंजनों और गैस टर्बाइनों में प्रयुक्त हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातु घटक अपने डिज़ाइन जीवन काल के बाद भी निकल, क्रोमियम और कोबाल्ट जैसी उच्च-मूल्यवान धातुओं को बनाए रखते हैं  ।  इन रणनीतिक संसाधनों को विशिष्ट निर्वात गलन प्रक्रियाओं के माध्यम से निकाला जा सकता है।

विशिष्ट हेन्स मिश्र धातु श्रृंखला का पुनर्चक्रण मूल्य मैट्रिक्स प्रकार और मिश्र धातु संरचना पर निर्भर करता है। कोबाल्ट-आधारित हेन्स 25 मिश्र धातु में कोबाल्ट की उच्च मात्रा (लगभग 50%) के कारण इसका पुनर्चक्रण मूल्य अधिक होता है। निकल-आधारित हेन्स मिश्र धातुओं का पुनर्चक्रण मूल्य एलएमई निकल कीमतों में उतार-चढ़ाव से सीधे संबंधित है। लंदन मेटल एक्सचेंज के कोटेशन के आधार पर, पुनर्चक्रक आमतौर पर स्क्रैप मूल्य की गणना हाजिर मूल्य के सापेक्ष रियायती दर पर करते हैं। व्यवहार में, एयरलाइंस इंजन ओवरहाल के दौरान टर्बाइन डिस्क और ब्लेड जैसे मुख्य घटकों को विशेष पुनर्चक्रकों के पास भेजती हैं। ये प्रयुक्त हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुएँ समर्पित धातु पुनर्चक्रण प्रक्रियाओं में प्रवेश करने से पहले कठोर निरीक्षण, छंटाई और पूर्व-उपचार से गुजरती हैं।

शोधन के बाद, पुनर्चक्रित हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं का पुन: उपयोग नई उच्च तापमान मिश्र धातु सामग्री बनाने के लिए किया जा सकता है, जिससे एक संपूर्ण सामग्री पुनर्चक्रण श्रृंखला बनती है। इससे न केवल एयरलाइनों और ऊर्जा कंपनियों की परिचालन लागत कम होती है, बल्कि हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातुओं के लिए एक स्थायी जीवनचक्र प्रबंधन समाधान भी मिलता है। औद्योगिक क्षेत्रों में जहाँ सामग्री लागत नियंत्रण लगातार सख्त होता जा रहा है, कुशल हेन्स उच्च तापमान मिश्र धातु पुनर्चक्रण चैनल स्थापित करना रखरखाव लागत कम करने की एक प्रमुख रणनीति बन गई है।