اینکونل ۷۱۸

**اینکونل ۷۱۸** (به انگلیسی: Inconel 718) یک سوپرآلیاژ پایه نیکل–کروم با استحکام بسیار بالا و مقاومت استثنایی در برابر حرارت است که در دسته‌بندی مواد سخت‌کاری رسوبی (Precipitation Hardening) قرار می‌گیرد. این آلیاژ که در دهه ۱۹۶۰ میلادی توسعه یافت، امروزه به عنوان پرکاربردترین سوپرآلیاژ در صنایع هوافضا، توربین گازی و کاربردهای سرمایشی (Cryogenic) شناخته می‌شود. توانایی استثنایی این ماده در حفظ خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خزش تا دمای حدود ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد، آن را به ستون فقرات موتورهای جت مدرن تبدیل کرده است.
جایگزین=Inconel 718|چپ|227x227پیکسل

## تاریخچه و ضرورت توسعه صنعتی
پیش از ابداع اینکونل ۷۱۸، اکثر سوپرآلیاژهای پایه نیکل که با فاز \gamma' تقویت می‌شدند، در هنگام جوشکاری با مشکلات جدی مواجه بودند. سرعت رسوب‌گذاری بالای این فاز باعث می‌شد که آلیاژ حین گرم و سرد شدن سریع در فرآیند جوش، دچار «ترک‌خوردگی ناشی از پیرسازی مجدد» شود. 

در سال ۱۹۶۲، "هربرت آیزلستاین" با معرفی مقادیر کنترل‌شده نیوبیوم، این مشکل را حل کرد. فاز جدید حاصل یعنی \gamma*</math>، کینتیک رسوب‌گذاری بسیار کندتری داشت. این ویژگی به صنعت اجازه داد تا قطعات عظیم و پیچیده‌ای که نیاز به جوشکاری‌های متعدد دارند (مانند محفظه‌های احتراق) را بدون نقص تولید کنند. امروزه اینکونل ۷۱۸ بیش از ۳۰ درصد از وزن کل موتورهای جت توربوفن مدرن را تشکیل می‌دهد.

== ترکیب شیمیایی و نقش دقیق عناصر آلیاژی ==
ترکیب شیمیایی اینکونل ۷۱۸ بر اساس استاندارد ASTM B637 و مشخصات UNS N07718 تنظیم می‌شود. حضور هر عنصر تأثیر مستقیمی بر رفتار فازی و مکانیکی آلیاژ دارد.

[[پرونده:Inconel 718 microstructure.png|thumb|left|250px|تصویر SEM از ریزساختار اینکونل ۷۱۸؛ توزیع فازهای رسوبی در زمینه آستنیتی.]]
=== تحلیل عمیق متالورژیکی عناصر ===
* نیکل: به عنوان ستون فقرات آلیاژ، مسئول حفظ ساختار FCC است که باعث می‌شود ماده در دماهای فوق‌سرد (کایوژنیک) نیز ترد نشود.
* نیوبیوم: تفاوت اصلی ۷۱۸ با سایر اینکونل‌ها در این عنصر نهفته است. نیوبیوم باعث تشکیل فاز <math>\gamma* می‌شود که به دلیل ساختار BCT، اعوجاج شدیدی در شبکه ایجاد کرده و مانع حرکت نابجایی‌ها می‌شود.
* مولیبدن: با قرارگیری در بین اتم‌های نیکل، لغزش صفحات کریستالی را در دماهای بالا دشوار کرده و مقاومت به خزش را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

## متالورژی فیزیکی و فازهای رسوبی
استحکام خیره‌کننده این آلیاژ حاصل توزیع فازهای بین‌فلزی در ابعاد نانومتری است:

# فاز \gamma (گاما): زمینه اصلی آستنیتی که محلول جامدی از عناصر نیکل، کروم و آهن است.
# فاز \gamma'' (گاما دبل پرایم): رسوبات با فرمول Ni_3Nb و ساختار BCT. این فاز عامل اصلی استحکام تا دمای ۶۵۰ درجه است.
# فاز \gamma' (گاما پرایم): رسوبات کروی Ni_3(Al, Ti) که پایداری حرارتی را بهبود می‌بخشند.
# فاز \delta (دلتا): ساختار ارتورومبیک فاز Ni_3Nb. تشکیل بیش از حد آن در دماهای بالای ۹۰۰ درجه باعث کاهش استحکام می‌شود، اما مقدار کمی از آن در مرز دانه‌ها برای جلوگیری از رشد دانه‌ها در حین فورجینگ حیاتی است.

## عملیات حرارتی استاندارد
برای دستیابی به خواص مکانیکی بهینه، سیکل حرارتی استاندارد (مطابق AMS 5662) الزامی است:
# محلول‌سازی (Solution Annealing): گرم کردن تا ۹۸۰ درجه سانتی‌گراد و کوئنچ سریع.
# پیرسازی (Aging): مرحله اول در ۷۲۰ درجه به مدت ۸ ساعت و مرحله دوم در ۶۲۰ درجه به مدت ۱۰ ساعت. این فرآیند باعث می‌شود رسوبات تقویت‌کننده به صورت کاملاً همگن در شبکه پخش شوند.

## خواص مکانیکی و فیزیکی
اینکونل ۷۱۸ دارای تعادل بی‌نظیری از استحکام و چقرمگی است:
* استحکام تسلیم: حدود ۱۰۳۵ مگاپاسکال در دمای محیط که تا ۵۵۰ درجه ثابت می‌ماند.
* مقاومت به خستگی: به دلیل ساختار ریزدانه و توزیع رسوبات، مقاومت بسیار بالایی در برابر بارگذاری‌های چرخه‌ای دارد.
* چقرمگی شکست: این آلیاژ در برابر رشد ترک بسیار مقاوم است، که ایمنی قطعات دوار موتور هواپیما را تضمین می‌کند.

جایگزین=Stress-strain curve|چپ

## فرآیندهای ساخت و چالش‌های تولید
### ماشین‌کاری
اینکونل ۷۱۸ به دلیل نرخ کارسختی (Work Hardening) بسیار بالا، یکی از سخت‌ترین مواد برای ماشین‌کاری است. گرمای حاصل از برش به سرعت ابزار را تخریب می‌کند؛ بنابراین استفاده از ابزارهای سرامیکی و خنک‌کننده‌های فشار بالا ضروری است.

### ساخت افزایشی (چاپ سه‌بعدی)
به دلیل قابلیت جوش‌پذیری عالی، این آلیاژ امروزه ماده اصلی در روش‌های چاپ سه‌بعدی فلزی (مانند SLM) است. این فناوری اجازه می‌دهد قطعاتی با مجاری داخلی پیچیده که با ریخته‌گری غیرممکن است، تولید شوند.

## مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون
حضور ۱۸ درصد کروم باعث می‌شود که این آلیاژ حتی در تماس با بخار آب داغ و گازهای خروجی اگزوز، دچار خوردگی نشود. لایه اکسید کروم تشکیل شده، خودترمیم‌شونده است. همچنین در صنعت نفت، این ماده در برابر «گاز ترش» (H_2S) مقاومت فوق‌العاده‌ای نشان می‌دهد و دچار تردی هیدروژنی نمی‌شود.

## کاربردهای گسترده
thumb|left|250px|پره توربین گازی ساخته شده از سوپرآلیاژ ۷۱۸.
۱. هوافضا: ساخت دیسک‌ها، پره‌ها و محفظه احتراق موتورهای جت.

۲. صنعت نفت: شیرهای ایمنی زیردریایی و تجهیزات درون‌چاهی فشار بالا.

۳. موتورهای راکت: استفاده در توربوپمپ‌های سوخت کرایوژنیک (مانند موتورهای اسپیس‌اکس).

۴. صنایع هسته‌ای: فنرها و پیچ‌های با استحکام بالا در محیط‌های تابشی.

## استانداردهای صنعتی
* AMS 5662: متداول‌ترین استاندارد برای قطعات فورج.
* ASTM B637: استاندارد عمومی سوپرآلیاژهای نیکل.

## جستارهای وابسته
* سوپرآلیاژ
* اینکونل ۶۲۵
* خزش
* متالورژی فیزیکی
* توربین گازی

## منابع

* 
* 

## پیوند به بیرون
* Special Metals
* ASTM International
* MatWeb Database
* NASA Technical Reports Server
رده:آلیاژها
رده:ابرآلیاژها