آلیاژهای مبتنی بر نیکل در صنعت هوافضا

عنصر شماره 28 در جدول تناوبی نیکل است. این فلز سخت و انعطاف پذیر ، هنگامی که با فلزات دیگر مانند فولاد ترکیب می شود ، می تواند آلیاژهای مفیدی را تشکیل دهد. این آلیاژها مغناطیسی ، مقاوم در برابر سایش هستند و می توانند در برابر دمای بسیار بالا مقاومت کنند. این خصوصیات به آلیاژهای مبتنی بر نیکل کاربردهای مؤثر زیادی در صنعت هوافضا می دهد.
هواپیما و فضاپیما ماشین های پیچیده ای هستند که برای مشخصات دقیق طراحی و ساخته شده اند. در بسیاری از موارد ، عملکرد مناسب و قابل اعتماد این هواپیما می تواند موضوع زندگی و مرگ باشد. بنابراین ، مهندسان هوافضا به آلیاژهای مبتنی بر نیکل تکیه می کنند تا هنگام مواجهه با موقعیت های خاص در پرواز ، پاسخ لازم را ارائه دهند. در اینجا مروری بر نحوه کمک به این فلزات مختلط در صنعت هوافضا ارائه شده است.

آلیاژهای نیکل در توربین های گازی
یکی از بهترین کاربردهای آلیاژ نیکل در توربین های گازی در موتورهای هواپیما است. یک توربین یک فن چرخان است که از یک منبع انرژی برای تولید منبع انرژی دیگر مانند نیروگاه هیدروالکتریک یا یک توربین بادی استفاده می کند. توربین های گازی هواپیما بر اساس همان اصل کار می کنند ، به جز اینکه گاز تحت فشار انرژی مورد نیاز برای چرخش توربین را تولید می کند. رانش تولید شده توسط توربین هواپیما هواپیما را به جلو ، خارج از زمین و هوا سوق می دهد.

در طول جنگ جهانی دوم ، موتورهای توربین گازی نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر دارند زیرا دمای بالای موتور احتراق داخلی به سرعت آلیاژهای فولادی را خراب می کند. دانشمندان و مهندسان برای حل این مشکل به آلیاژهای نیکل ، که مقاوم در برابر گرما و مقاوم در برابر خوردگی هستند ، روی آوردند.
مهندسان هواپیما آلیاژهای استیل ضدزنگ را در توربین ها با آلیاژهای نیکل ، به ویژه در محفظه احتراق جایگزین کردند. در محفظه احتراق ، انژکتورهای سوخت جریان مداوم از هوای تحت فشار را آزاد می کنند ، و دارندگان شعله باعث می شوند جریان هوا در طول پرواز سوزانده شود-حتی وقتی باد زیادی وجود دارد که از طریق توربین می وزد. به دلیل این شعله مداوم ، محفظه احتراق باید برای مدت طولانی در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کند. آلیاژهای نیکل این کار را ممکن می سازند.

مهندسان هوافضا پس از کشف ارزش آلیاژهای نیکل در توربین های گازی ، به بهبود عملکرد آلیاژهای نیکل در پرواز هواپیما ادامه دادند.
اضافه کردن فلزات دیگر مانند تنگستن و مولیبدن به آلیاژها باعث می شود که آنها مقاوم در برابر گرما باشند. استفاده از پوشش های مبتنی بر آلومینیوم باعث افزایش خوردگی و مقاومت زنگ زدگی آلیاژهای نیکل می شود. روشهای جدید ریخته گری آلیاژ به آنها قدرت جهت مورد نیاز خود را می بخشد.

امروزه حدود 1.8 تن آلیاژ نیکل در یک موتور جت واحد استفاده می شود. این آلیاژهای نیکل موتورهای جت را قادر می سازد تا حدود 20 ساعت پرواز را بدون تعمیرات اساسی انجام دهند. در مقابل ، قبل از اینکه آلیاژهای نیکل استاندارد شوند ، هواپیماها فقط 5 ساعت عمر پرواز داشتند که اهمیت آلیاژهای نیکل را در صنعت هوافضا نشان می دهد.

آلیاژهای نیکل در سایر اجزای هواپیما
در حالی که آلیاژهای نیکل بیشتر به دلیل بهبود کارآیی توربین های گازی شناخته شده اند ، اما در سایر اجزای هواپیما نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
80A آلیاژ می تواند شکل خود را حتی در دمای بسیار بالا و استرس زیاد حفظ کند. این ماده اغلب در شیرهای اگزوز هواپیما استفاده می شود که گازهای اگزوز داغ را از موتور خارج می کنند.

مونل یکی دیگر از آلیاژهای نیکل است که در هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز حاوی 68 ٪ نیکل ، 29 ٪ مس و مقادیر کمی آهن ، منگنز و سایر عناصر است. مونل از بسیاری جهات شبیه به فولاد است ، در برابر فشار سنگین (یعنی مقاومت کششی) مقاومت بالایی دارد و می توان آن را جوش داد. منیفولدهای اگزوز هواپیما ، دریچه های کاربراتور و آستین و چرخ دنده ها و زنجیرهایی که دنده فرود را کنترل می کنند ، همه از آلیاژهای مونل استفاده می کنند. از پرچ های مونل نیز برای بستن آلیاژهای فلزی نیکل استفاده می شود.