به گزارش گروه دفاع و امنیت مشرق، تولید آلیاژها و سوپر آلیاژها از جمله موارد بسیار حساس و کلیدی در تولید سامانه های نظامی به شمار می آیند و تجهیزات مهم و مدرنی چون انواع هواپیماها، زیردریایی ها، ماهواره ها و موشک ها از جمله سامانه هایی هستند که به انواع مختلفی از آلیاژها و سوپر آلیاژها نیاز دارند.
آلیاژ و سوپر آلیاژ چیست؟
آلیاژ مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن را فلز پایه می‌گویند با یک یا چند عنصر فلزی و یا غیرفلزی است. آلیاژ معمولا خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان همگنی در اختلاط عناصر، آلیاژ می‌تواند تک فاز یا چند فازی باشد. هدف از آلیاژسازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و غیره است.
اَبَرآلیاژ یا سوپر آلیاژ، آلیاژی است که از نظر اکسایش و حفظ استحکام در مقابل حرارت بیش از یک‌سوم نقطهٔ ذوب خود مقاوم باشد. ابرآلیاژ استحکام زیادی در دماهای بالا دارد و در برابر خزش، خوردگی و اکسایش مقاوم است.
توليد سوپر آلياژها در اواخر 1930 در كشورهاي فرانسه، آلمان، انگليس و آمریکا آغاز شد. در طول سالهای جنگ سرد و به دلیل نیاز روز افزون به هواپیماهای سریع تر و زیردریایی های با قابلیت قوص به عمق بیشتر نیاز به این مواد بیشتر شد. یکی از راه های تولید این مواد استفاده از کوره های VAR است.
کوره VAR (ذوب مجدد با استفاده از قوس الکتریکی در خلا ) یک فرآیند دوباره ذوب تحت خلا می‌باشد که هدف آن افزایش یکنواختی و همگنی در ساختار شمش فلزات است. با استفاده از این روش می‌توان مشخصات فیزیکی و شیمیایی فلزات را بهبود بخشید. مهمترین کاربردهای این تکنیک در صنایع هوایی، فضایی و بیومدیکال است. معمولا خواص فلزاتی مانند تیتانیوم، نیکل، استیل و سوپر آلیاژها با استفاده از این روش بهبود می‌یابد.
یک مدل کوره VAR
طی هفته گذشته وزیر دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح از بومی سازی و ساخت این کوره ها در داخل خبر داد که اگرچه موضوع مهم و قابل تحسینی بود اما به علت تخصصی بودن این اتفاق مهم و بی توجهی مسئولان بخش رسانه ای این وزارتخانه در تبیین و تشریح دستاوردهای دفاعی، توجهی به آن نشد.
اما این کوره دارای چه خواصی بوده و چه کمکی به صنایع دفاعی کشورمان خواهد کرد؟
کوره VAR؛ کلید تولید آلیاژهای استراتژیک
با یک جستجوی ساده در منایع علمی به اسم های جالبی می رسیم؛ کوره های مورد نظر توان تولید آلیاژها و سوپرآلیاژهایی را دارند که در صنایع هوایی، موشکی و نظامی کاربرد فراوانی دارند.
ویژگی‌های روش VAR عبارتند از: در روش VAR سرد شدن فلز مذاب بصورت منظم انجام شده كه سبب انجماد جهت‌دار مي شود، شرایط خلا باعث خروج گازهای اضافی حل شده در ماده مذاب میشود، یکنواختی بهتری در ساختار فلز بوجود می‌آید و امکان ذوب موادی مانند تیتانیوم که در مجاورت هوا امکانپذیر نیست در روش VAR ممکن میشود.
نحوه عملکرد کوره VAR بدین صورت است که ابتدا فلز مورد نظر برای ذوب مجدد قبلا بصورت یک استوانه آماده میشود. این کار با استفاده از روش VIM و یا سایر روشهای ذوب انجام می‌گیرد. این استوانه همان الکترود در سیستم ذوب با استفاده از قوس است و کلیه این فرآیندها در محیط خلا انجام می‌گیرد.
در ادامه به برخی از مهمترین این مواد که در کوره های فوق قابل تهیه است و موارد استفاده آن اشاره می کنیم.
وزیر دفاع در مراسم رونمایی از 3 دستاورد فناورانه دانشگاه صنعتي مالك اشتر
وزیر دفاع در مراسم افتتاح این کوره ذوب مجدد قوسی تحت خلاء که برای نخستین بار در کشور توسط دانشگاه صنعتی مالک اشتر طراحی و ساخته شده تصریح کرده بود که "این کوره برای ذوب و تصفیه آلیاژهای تیتانیوم، ذوب مجدد سوپر آلیاژها و فولادهای ویژه مورد بهره برداری قرار می گیرد."
تیتانیوم یکی از شناخته شده ترین فلزها در جهان هوانوردی و محصولات نظامی به شمار می آید. تیتانیم فلزی است که به نسبت بالای مقاومت به وزن شناخته شده است. تیتانیوم فلزی قوی با چگالی کم و کاملا شکل‌پذیر به خصوص در محیط بدون اکسیژن است. این فلز براق و به رنگ سفید (سفید براق) است. نقطهٔ ذوب تیتانیم نسبتا بالا (بیش از ۱۶۵۰ درجهٔ سانتیگراد یا ۳۰۰۰ فارنهایت) است و این ویژگی باعث می شود که از آن به عنوان فلز دیرگداز استفاده شود. از لحاظ مغناطیسی پارامغناطیس است و رسانایی الکتریکی و گرمایی نسبتا کمی دارد.
بخش بسیار زیادی از هواپیماهای رزمی، خصوصا نمونه هایی که نیاز به پروازهای با سرعت بالا و در ارتفاع بالا دارند، نیاز فراوانی به این فلز دارند و در عین حال، موشک ها در رده های مختلف از گونه های هوا به هوا تا بالستیک های دور برد نیز در بخش های مختلفی از این فلز استفاده می کنند.
Aermet 100
این ماده یک نوع فولاد بسیار سخت با مقاومت بسیار بالا در برابر فشار و حرارت است و در ساخت قطعاتی مثل سکان فرود هواپیما و شفت موتور جت به کار می آید.
HY-100؛ راهی برای استحکام بیشتر زیردریایی ها
همانطور که سردار دهقان نیز در سخنرانی مراسم افتتاح این کوره اشاره کرده بود، یکی از کاربردهای این دستگاه در حوزه ذوب مجدد سوپر آلیاژها و "فولادهای ویژه" است. بررسی ها نشان می دهد فولاد سری HY-100 یکی دیگر از آلیاژهای بسیار استراتژیک و ویژه خصوصا در بخش ساخت زیردریایی به حساب می آید که می توان از این کوره جدید، آنرا استحصال کرد. این فولاد آلیاژی که در حقیقت نمونه پیشرفته تر سری HY-80 به حساب می آید در پروژه گران قیمت ترین زیردریایی تهاجمی جهان یعنی Sea Wolf در آمریکا به کار رفته است.
زیردریایی یو اس اس سی ولف
تخمین زده می شود که این زیردریایی آمریکایی با استفاده از این آلیاژ می تواند تا عمق نزدیک به 500 متری زیر آب نیز پایین برود که نشان دهنده اهمیت ویژه این محصول مهم کوره جدید برای ارتش های مهم جهان است که هم اکنون امکان استفاده از آن در ساخت تجهیزات جدید زیرسطحی در نیروهای مسلح کشورمان نیز فراهم شده است.
نیوبیم؛ عنصر حساس موتور موشک و جنگنده
این ماده فلزی نیز که در اصل در طبیعت موجود بوده و با استفاده از کوره مورد نظر توان به دست آمدن آن به شکل مواد قابل کار بدست می آید از جمله مواد بسیار حساس و مهم در ساخت موتور به حساب می آید. یکی از آلیاژهایی که بر پایه این این ماده تولید می شود C-103 نام دارد که در نازل راکت ها و همچنین موتور جنگنده ها کاربرد داشته باشد. آلیاژهای ساخته شده بر پایه این ماده می توانند عمدتا تا دمای 1300 درجه سانتی گراد را نیز تحمل کنند.
با توجه به اینکه برخی دولت های غربی بارها اعلام کرده اند با تحریم اشخاص و شرکت ها، تلاش خواهند کرد جلوی پیشرفت های دفاعی کشورمان در حوزه های مهمی چون موشکی را بگیرند اما طراحی و ساخت چنین تجهیزات مهمی، داغ این تلاش ها را بار دیگر به دل آنها خواهد گذاشت.
