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प्रथम पीढ़ी

प्रथम पीढ़ी के एकल क्रिस्टल मिश्र धातु टरबाइन ब्लेड अनुप्रयोगों के लिए स्थिर उच्च-तापमान प्रदर्शन और क्रीप प्रतिरोध प्रदान करते हैं।

सामग्री परिचय

प्रथम पीढ़ी के एकल क्रिस्टल सुपरएलॉय एकल क्रिस्टल कास्टिंग तकनीक में सबसे पहले हुए सफलता का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो ग्रेन बाउंड्री के बिना टरबाइन ब्लेड और हॉट-सेक्शन घटकों के उत्पादन को सक्षम बनाते हैं। ग्रेन बाउंड्री की कमजोरियों को समाप्त करके, ये मिश्र धातु पारंपरिक समअक्षीय या दिशात्मक रूप से ठोस किए गए मिश्र धातुओं की तुलना में काफी बेहतर क्रीप प्रतिरोध, थर्मल थकान प्रदर्शन और ऑक्सीकरण व्यवहार प्राप्त करते हैं। प्रथम पीढ़ी के एकल क्रिस्टल सामग्रियों में आम तौर पर कोई रेनियम (Re-free) नहीं होता है और ये उच्च तापमान प्रदर्शन के लिए संतुलित γ/γ′ मजबूतीकरण, ठोस-विलयन कठोरीकरण (Cr, Mo, W के माध्यम से), और स्थिर माइक्रोस्ट्रक्चर पर निर्भर करते हैं। जब न्यूवे एरोटेक के सटीक वैक्यूम निवेश कास्टिंग वातावरण में उत्पादित किया जाता है—जिसमें सर्पिल चयनकर्ताओं और नियंत्रित ठोसीकरण का उपयोग किया जाता है—तो प्रथम पीढ़ी के एकल-क्रिस्टल मिश्र धातु उत्कृष्ट उच्च-तापमान स्थिरता, आयामी सटीकता और साफ माइक्रोस्ट्रक्चर प्रदान करते हैं, जिससे वे टरबाइन ब्लेड, वेन्स, नोजल और उच्च-प्रदर्शन औद्योगिक गैस टरबाइन घटकों के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

वैकल्पिक सामग्री विकल्प

अधिक क्रीप शक्ति और उच्च टरबाइन इनलेट तापमान के लिए, द्वितीय, तृतीय और चतुर्थ पीढ़ी के एकल-क्रिस्टल मिश्र धातु—जो इन पदनामों के तहत उपलब्ध हैं—बेहतर स्थिरता के लिए बढ़ी हुई Re/Ta सामग्री प्रदान करते हैं। मध्यम-तापमान अनुप्रयोगों और कम लागत के लिए, समअक्षीय क्रिस्टल कास्टिंग या दिशात्मक कास्टिंग सुपरएलॉय अधिक उपयुक्त हो सकते हैं। जब क्रीप प्रदर्शन की तुलना में ऑक्सीकरण प्रतिरोध अधिक प्राथमिकता है, तो क्रोमियम-समृद्ध स्टेलाइट कोबाल्ट मिश्र धातु** बेहतर संक्षारण व्यवहार प्रदान करते हैं। कम तापमान पर संचालित अति-हल्के घटकों के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातु जैसे कि Ti-6Al-4V या Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo का चयन किया जा सकता है। आक्रामक रासायनिक वातावरण के लिए, हैस्टेलॉय या मोनेल** मिश्र धातु उपयुक्त विकल्प हैं।

अंतर्राष्ट्रीय समकक्ष / तुलनीय ग्रेड

देश/क्षेत्र	समकक्ष / तुलनीय ग्रेड	विशिष्ट वाणिज्यिक ब्रांड	नोट्स
USA	PWA 1480	P&W PWA1480	क्लासिक प्रथम-पीढ़ी एकल क्रिस्टल टरबाइन ब्लेड मिश्र धातु।
USA	René N4	GE René N4	उत्कृष्ट क्रीप प्रतिरोध वाली प्रथम-पीढ़ी SC मिश्र धातु।
EU	SRR 99	SRR 99 (Rolls-Royce)	यूरोपीय टरबाइन इंजनों में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रथम-जनरेशन SC मिश्र धातु।
China	DD3 / DD6 (प्रारंभिक संस्करण)	घरेलू प्रथम-जनरेशन SC मिश्र धातु	एयरो-इंजन ब्लेड विकास के लिए उपयोग किया जाता है।
ISO	SC Ni-based superalloys	वैश्विक SC ब्लेड मिश्र धातु	रसायन विज्ञान और यांत्रिक गुण आवश्यकताओं को परिभाषित करता है।
Neway AeroTech	First-Generation SC alloy	1st-generation SC alloys	स्वच्छ ठोसीकरण और स्थिर γ′ संरचना के लिए अनुकूलित।

डिज़ाइन उद्देश्य

प्रथम पीढ़ी के एकल क्रिस्टल मिश्र धातुओं को ग्रेन बाउंड्री को समाप्त करने और टरबाइन ब्लेड और वेन्स में समअक्षीय कास्टिंग को बदलने के लिए बनाया गया था। इनका प्राथमिक उद्देश्य स्थिर, उच्च-तापमान यांत्रिक गुण प्रदान करना, क्रीप विरूपण को कम करना और गर्म गैस पथ में क्रीप-रप्चर जीवन को बढ़ाना है। ये मिश्र धातु दीर्घकालिक थर्मल एक्सपोज़र के दौरान आकार और शक्ति बनाए रखने के लिए संतुलित γ′ सामग्री और रिफ्रैक्टरी तत्वों (W, Mo, Ta) पर निर्भर करते हैं। चूंकि इनमें रेनियम नहीं होता है, इसलिए ये घनत्व और लागत को कम करते हैं और Re निर्माण से जुड़े चरण अस्थिरता से बचते हैं। इन्हें टरबाइन इनलेट तापमान क्षमता में पहली बड़ी छलांग के लिए अनुकूलित किया गया है, जिससे वे ब्लेड प्लेटफॉर्म, एयरफॉइल, कूलिंग पास और दहनकक्ष हॉट-सेक्शन घटकों के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

रासायनिक संरचना

तत्व	Ni	Cr	Co	Al	Ti	Mo	W	Ta	अन्य
विशिष्ट (%)	शेष	8–12	5–10	4–6	2–4	1–2	3–6	2–5	B, C, Hf ( Trace )

भौतिक गुण

गुण	मान
घनत्व	~8.2–8.4 g/cm³
पिघलने की सीमा	~1320–1380°C
थर्मल चालकता	~8–12 W/m·K
विद्युत चालकता	~2–4% IACS
थर्मल विस्तार	~13–15 µm/m·°C

यांत्रिक गुण

तन्य शक्ति (RT)	~900–1100 MPa
उपज शक्ति (RT)	~650–850 MPa
दीर्घीकरण	~3–6%
उच्च-तापमान शक्ति	~950°C तक विश्वसनीय
क्रीप प्रतिरोध	मध्यवर्ती तापमान पर मजबूत
ऑक्सीकरण प्रतिरोध	अच्छा लेकिन बाद की पीढ़ियों में सुधार हुआ