নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলি হল এক শ্রেণীর সংকর ধাতু যা উচ্চ শক্তি এবং 650-1000 ℃ উচ্চ তাপমাত্রায় জারণ এবং জারা প্রতিরোধের নির্দিষ্ট প্রতিরোধের অধিকারী। তাদের প্রধান বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে, নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলিকে তাপ-প্রতিরোধী নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতু, জারা-প্রতিরোধী নিকেল-ভিত্তিক সংকর, পরিধান-প্রতিরোধী নিকেল-ভিত্তিক সংকর, নির্ভুলতা নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতু এবং আকৃতি মেমরি নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলিতে বিভক্ত করা যেতে পারে। উচ্চ-তাপমাত্রার খাদগুলিকে তাদের ম্যাট্রিক্স উপকরণ অনুসারে লোহা-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর, নিকেল-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর এবং কোবাল্ট-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার মিশ্রণে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। নিকেল-ভিত্তিক উচ্চ-তাপমাত্রার মিশ্রণগুলিকে সাধারণত নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতু হিসাবে উল্লেখ করা হয়।
উৎপত্তি এবং বিকাশ
1930 এর দশকের শেষের দিকে নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলির গবেষণা এবং বিকাশ শুরু হয়েছিল। যুক্তরাজ্য 1941 সালে প্রথম Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) তৈরি করে। ক্রীপ শক্তির উন্নতির জন্য, অ্যালুমিনিয়াম যোগ করা হয়েছিল, যার ফলে নিকেল-ভিত্তিক খাদ নিমোনিক 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al) তৈরি হয়েছিল। 1940-এর দশকের মাঝামাঝি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, 1940-এর দশকের শেষের দিকে সোভিয়েত ইউনিয়ন এবং 1950-এর দশকের মাঝামাঝি চীনও ধারাবাহিকভাবে নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতু তৈরি করে। নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়গুলির বিকাশ দুটি দিককে অন্তর্ভুক্ত করে: খাদ সংমিশ্রণে উন্নতি এবং উত্পাদন প্রযুক্তিতে উদ্ভাবন। উদাহরণস্বরূপ, 1950-এর দশকের গোড়ার দিকে ভ্যাকুয়াম গলানোর প্রযুক্তির বিকাশ উচ্চ অ্যালুমিনিয়াম এবং টাইটানিয়াম সামগ্রী সহ নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলিকে বিশুদ্ধ করার শর্ত তৈরি করেছিল, তাদের শক্তি এবং অপারেটিং তাপমাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে। 1950 এর দশকের শেষের দিকে, টারবাইন ব্লেডের ক্রমবর্ধমান অপারেটিং তাপমাত্রা সংকর ধাতুগুলির উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তির উপর উচ্চ চাহিদা রাখে। যাইহোক, উচ্চ শক্তি বিকৃতিকে কঠিন বা এমনকি অসম্ভব করে তোলে, যা নির্ভুল ঢালাই প্রযুক্তি ব্যবহার করে ভাল উচ্চ-তাপমাত্রা শক্তি সহ একাধিক ঢালাই অ্যালয় তৈরি করে। 1960-এর দশকের মাঝামাঝি, দিকনির্দেশনামূলকভাবে দৃঢ় এবং একক-ক্রিস্টাল উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যালয়গুলির কার্যকারিতা, সেইসাথে পাউডার ধাতুবিদ্যা উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যালয়গুলি উন্নত হয়েছিল। সামুদ্রিক এবং শিল্প গ্যাস টারবাইনের চাহিদা মেটাতে, 1960 সাল থেকে, ভাল উচ্চ-তাপমাত্রা জারা প্রতিরোধের এবং স্থিতিশীল মাইক্রোস্ট্রাকচার সহ উচ্চ-ক্রোমিয়াম নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়গুলির একটি সিরিজ তৈরি করা হয়েছে। 1940-এর দশকের গোড়ার দিক থেকে 1970-এর দশকের শেষের দিকে, প্রায় 40 বছরেরও বেশি সময় ধরে, নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়গুলির অপারেটিং তাপমাত্রা 700℃ থেকে 1100℃ পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে, যা প্রতি বছর গড়ে প্রায় 10℃ বৃদ্ধি পেয়েছে। আজ, নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়গুলির অপারেটিং তাপমাত্রা 1100℃ ছাড়িয়ে গেছে। প্রাথমিকভাবে সাধারণ নিমোনিক 75 অ্যালয় থেকে সাম্প্রতিক বিকশিত MA6000 অ্যালয় পর্যন্ত, যা 2220 MPa এর প্রসার্য শক্তি এবং 1100°C তাপমাত্রায় 192 MPa এর ফলন শক্তি নিয়ে গর্ব করে, 1100°C/137 MPa-এ এর ক্রীপ শক্তি প্রায় 10000 ঘন্টার জন্য উপযুক্ত।
নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুতে বিভিন্ন ধাতুর ভূমিকা
একটি নির্দিষ্ট নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুর জন্য, একটি নির্দিষ্ট পরিবেশে অসংখ্য ভেরিয়েবল বিদ্যমান, যার মধ্যে রয়েছে: ঘনত্ব, তাপমাত্রা, বায়ুচলাচল, তরল (গ্যাস) প্রবাহের হার, অমেধ্য, পরিধান এবং সঞ্চালন প্রক্রিয়ার অবস্থা। এই ভেরিয়েবল বিভিন্ন জারা সমস্যা হতে পারে. নিকেল এবং অন্যান্য খাদ উপাদান এই সমস্যাগুলি সমাধান করতে পারে। ধাতব নিকেল তার গলনাঙ্কে পৌঁছানোর আগে একটি অস্টেনিটিক মুখ-কেন্দ্রিক ঘন কাঠামো বজায় রাখে। এটি নমনীয়-ভঙ্গুর পরিবর্তনের জন্য স্বাধীনতা প্রদান করে এবং অন্যান্য ধাতুর সহাবস্থানের কারণে উত্পাদন সমস্যাগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিকোয়েন্সে, নিকেল লোহার চেয়ে বেশি জড় কিন্তু তামার চেয়ে বেশি প্রতিক্রিয়াশীল। অতএব, পরিবেশ হ্রাস করার ক্ষেত্রে, নিকেল লোহার চেয়ে বেশি ক্ষয়-প্রতিরোধী কিন্তু তামার চেয়ে কম ক্ষয়-প্রতিরোধী। নিকেলে ক্রোমিয়াম যোগ করা হলে তা খাদকে জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা দেয়, যার ফলে বিভিন্ন ধরনের সংকর ধাতুগুলি হ্রাস এবং অক্সিডাইজিং উভয় পরিবেশে চমৎকার ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে। স্টেইনলেস স্টীল এবং অন্যান্য লোহা-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলির তুলনায়, নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়গুলি ভাল ধাতব স্থিতিশীলতা বজায় রেখে কঠিন সমাধান অবস্থায় বিভিন্ন ধরণের অ্যালোয়িং উপাদানগুলিকে মিটমাট করতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়গুলিতে বিভিন্ন সংকর উপাদান যুক্ত করার অনুমতি দেয়, বিভিন্ন ক্ষয়কারী পরিবেশে তাদের ব্যাপক প্রয়োগ সক্ষম করে।
নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলির সাধারণ উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে:
নিকেল (Ni): ধাতব স্থিতিশীলতা প্রদান করে, তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং ওয়েল্ডেবিলিটি উন্নত করে, অ্যাসিড এবং কস্টিক সোডা হ্রাস করার প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায় এবং স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিং প্রতিরোধের উন্নতি করে, বিশেষ করে ক্লোরাইড এবং কস্টিক সোডা পরিবেশে।
ক্রোমিয়াম (Cr): অক্সিডেশন প্রতিরোধের, উচ্চ-তাপমাত্রার অক্সিডেশন প্রতিরোধের, সালফিডেশন প্রতিরোধের, এবং পিটিং এবং ফাটলের ক্ষয় প্রতিরোধের উন্নতি করে।
মলিবডেনাম (Mo): অ্যাসিডের ক্ষয় কমাতে প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করে, ক্লোরাইডযুক্ত জলীয় দ্রবণে পিটিং এবং ফাটল জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায় এবং উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি বাড়ায়।
আয়রন (Fe): উচ্চ-তাপমাত্রার কার্বারাইজিং প্রতিরোধের উন্নতি করে, খাদ খরচ কমায় এবং তাপীয় প্রসারণ নিয়ন্ত্রণ করে। কপার (Cu): অ্যাসিডের ক্ষয় (বিশেষ করে সালফিউরিক অ্যাসিড) কমাতে প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করে।
