Какав је тренд варијације еластичности легура на бази никла-у окружењима са високим{1}}температурама?
1. Основни тренд варијације: монотони пад са порастом температуре
На ниским до средњим температурама (собна температура до 600 степени), повећање температуре интензивира топлотну вибрацију атома у кубној (ФЦЦ) решетки заснованој на никлу{1}}базираној на лице{2}}. Појачано кретање атома слаби међуатомску силу везивања, што смањује отпор легуре на еластичну деформацију. Као резултат тога, модул еластичности опада линеарно и умерено са повећањем температуре. На пример, модул еластичности легуре Инцонел 718 опада са приближно 200 ГПа на собној температури на 170 ГПа на 600 степени, што је смањење од око 15%.
На средњим до високим температурама (600–1000 степени), брзина опадања модула еластичности се благо убрзава. С једне стране, топлотна вибрација атома се даље интензивира, што доводи до веће дисторзије решетке. С друге стране, за легуре на бази никла које-отврдњавају-, кохерентни однос између фаза ојачања (', '') и матрице постепено слаби, а мала количина честица фазе ојачања може бити подвргнута благом грубљењу. Ово смањује синергистички отпор деформације између матрице и фаза ојачања, чиме се убрзава смањење модула еластичности. На пример, модул еластичности Васпалои-а опада са 165 ГПа на 600 степени на 140 ГПа на 1000 степени, што је смањење од око 15% унутар овог температурног опсега.
2. Разлике у трендовима варијације између типова легура
Легуре на бази никла које-очвршћују{1}} (нпр. Инцонел 718, Васпалои)
Ове легуре садрже велики број ' и ' фаза ојачања. На температурама испод температуре растварања фазе (обично 850-950 степени), фазе ојачања остају стабилне и могу ефикасно инхибирати деформацију решетке узроковану атомским термичким кретањем. Због тога њихов модул еластичности опада релативно споро са температуром. Међутим, када температура пређе температуру растварања фаза јачања, ' и '' фазе се брзо растварају у матрици, узрокујући нагло опадање модула еластичности.
Легуре на бази никла-очвршћавајуће{1}} (нпр. Хастеллои Ц276, Аллои 600)
Ове легуре се ослањају на чврсте{0}}елементе раствора (Цр, Мо, В) за јачање и немају стабилне фазе преципитације. Њихов модул еластичности опада на линеарнији начин са температуром и нема наглог опадања. Укупна амплитуда опадања је нешто већа од оне код легура које очвршћавају преципитацијом{3}}у истом температурном опсегу. На пример, модул еластичности Хастеллои Ц276 опада за приближно 20% од собне температуре до 1000 степени, док је пад Инцонела 718 око 18% под истим условима.
3. Посебни случајеви: утицај фазне трансформације на еластичност
Када се неке легуре загреју до одређене температуре, метастабилне фазе (нпр. σ фаза, Лавесова фаза) могу да се таложе. Ове крте фазе имају различите структуре решетке од ФЦЦ матрице, што доводи до локалне концентрације напона унутар легуре. Ово може изазвати апривремено спљоштење или благи одскоккриве модула еластичности у одговарајућем температурном опсегу.
Међутим, овај феномен није универзалан. У индустријским легурама на бази никла-класе{2}}, садржај метастабилних фаза је строго контролисан кроз дизајн компоненти и процесе термичке обраде, тако да је ова абнормална варијација обично занемарљива у практичним применама.
4. Инжењерски значај тренда варијације
Код високо{0}}конструкцијских компоненти (нпр., дискови турбина за аеромоторе, вешалице за индустријске пећи), смањење модула еластичности значи да се крутост легуре смањује на високим температурама. Због тога, током пројектовања конструкције, потребно је узети у обзир маргину еластичне деформације како би се избегла прекомерна деформација која доводи до квара конструкције.
За легуре на бази никла које -отврдњавају-, кључно је избегавати њихову употребу на температурама које прелазе температуру растварања у фази ојачања, пошто ће оштар пад модула еластичности озбиљно утицати на безбедност употребе компоненти.
