موادی که میتوانند ساختار دانهریز{0} ریز را در دماهای بالا حفظ کنند، عمدتاً عبارتند از فولاد میکروآلیاژی حاوی Ti، Nb، و V. فولاد متالورژی پودر; آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت{1} (مانند Inconel 718)؛ و کامپوزیت های زمینه سرامیکی. این مواد به طور موثر درشت شدن دانه را در دماهای بالا از طریق ویژگیهای فازهای رسوبی که مرزهای دانهها را میچسبانند یا فقدان ساختار دانهشان را سرکوب میکنند.
1. فولاد میکروآلیاژی (انتخاب جریان اصلی)
Ti{0}}حاوی فولاد (مثلاً H13+Ti): Ti TiC بسیار پایداری را تشکیل میدهد که تقریباً در زیر ۱۲۰۰ درجه نامحلول است، مرزهای دانهها را برای مدت طولانی سنجاق میکند و قویترین مقاومت را در برابر رشد دانه نشان میدهد.
Nb-حاوی فولاد (به عنوان مثال، H13+Nb): NbC به صورت دینامیکی در طی تبلور مجدد رسوب میکند و از غرق شدن دانه جلوگیری میکند و آن را برای شرایط نوسان دما مناسب میکند.
V{0}}حاوی فولاد (به عنوان مثال، H13+V): VC به طور پایدار در محدوده 600-900 درجه وجود دارد و نیروی سنجاق متوسطی را با هزینه کمتر ارائه میکند.
مکانیسم: اثر سنجاق زنر - ذرات فاز دوم پراکنده و ریز-به طور فیزیکی مانع مهاجرت مرز دانه میشوند.
2. ذاتاً ریز-فولاد دانه دار
Al-H13 کشته شده: AlN از طریق اکسید زدایی Al ایجاد میشود و مرزهای دانهها را در مراحل اولیه گرمایش میبندد تا از رشد بیش از حد دانه آستنیت جلوگیری شود.
ریز-4Cr5MoSiV1 دانهدار: سرعتهای اکسیدزدایی و خنکسازی در طول فرآیند ذوب کنترل میشوند تا از ریزساختار اصلی ریز و یکنواخت اطمینان حاصل شود (اندازه دانه ۵ تا ۸).
ویژگی ها: کارایی{0}هزینه بالا، مناسب برای ساخت قالب جدید، بدون نیاز به افزودن آلیاژهای گران قیمت.
3. فولاد متالورژی پودر (کاربردهای پیشرفته-)
PM{0}}H13: از فناوری متالورژی پودر استفاده میکند و به دانهبندی اصلی 8 تا 10 دست مییابد، با توزیع کاربید بسیار یکنواخت، مقاومت بسیار بالاتری نسبت به درشتشدن در دمای بالا در مقایسه با فولادهای سنتی نشان میدهد.
ASP-23: فولاد سریع-، حاوی سطوح بالای V و Mo، با ریزساختار بسیار ظریف و کاربیدهای پراکنده فراوان، که مقاومت بسیار خوبی در دمای بالا نشان میدهد.
مزایا: ایزوتروپی خوب، عمر خستگی بیش از 30٪ بیشتر از فولاد سنتی است، مناسب برای قالب های دقیق در زمینه های پزشکی، نوری و سایر زمینه ها.
4. آلیاژهای{1} مقاوم در برابر حرارت (کاربردهای فوق-در دمای بالا)
|
مواد |
حداکثر دمای سرویس |
مکانیسم حفظ دانه ریز |
|
اینکونل 718 |
1100 درجه |
تقویت پراکندگی فاز (Ni3Al)، مهاجرت مرز دانه را مهار می کند. |
|
هاینز 230 |
1150 درجه |
تقویت محلول جامد + بارش کاربید، مقاومت در برابر خزش عالی |
|
استلایت 6 |
1000 درجه |
پشتیبانی شبکه کاربید، پایداری ریزساختار قوی |
توجه: هزینه بالا، پردازش دشوار است، معمولاً برای جایگزینی جزئی اجزای حیاتی استفاده می شود.
5. کامپوزیت های ماتریس سرامیکی (جهت مرزی)
SiC/SiC، Al2O3/ZrO2: این کامپوزیت ها ساختار دانه ای فلزی ندارند، می توانند دمای بالای 1400 درجه را تحمل کنند و تقریباً هیچ تغییر شکل حرارتی را نشان نمی دهند.
کاربردها: به عنوان قطعات مقاوم در برابر سایش مانند آستر نازل و جداکننده جریان، در ترکیب با ماتریس های فلزی استفاده می شود.
روند: گسترش از هوافضا به تولید قالبهای پیشرفته- که نشان دهنده جهت توسعه آینده است.
