ارزيابي تأثير متغيرهاي عمليات حرارتي بر ريزساختار و خواص مكانيكي دما محيط و دما بالا سوپرآلياژ پايه نيكل IN738LC ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

در دهه اخير به‌واسطه نياز صنايع و توانمندي‌هاي ساخت افزودني، توجه ويژه‌اي به توليد قطعات مختلف از جنس سوپرآلياژها با روش ذوب بستر پودر با ليزر شده است. از جمله اين موارد توليد پره‌هاي توربين از جنس سوپرآلياژ IN738LC است. يكي از موارد اثرگذار بر خواص اين سوپر آلياژ فرآيند عمليات حرارتي است و به همين جهت، هدف از پژوهش حاضر ارزيابي تاثير متغيرهاي عمليات حرارتي بر ريزساختار و خواص مكانيكي دما محيط و دما بالا سوپرآلياژ IN738LC ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر مي‌باشد. دو گروه عمليات حرارتي براي بررسي اثر دما و زمان آنيل انحلالي و عمليات اوليه قبل از آنيل انحلالي بر رسوبات، بافت كريستالوگرافي و تبلور مجدد طراحي و انجام شد. در همين راستا نمونه‌هاي مكعبي به وسيله فرآيند ذوب بستر پودر با ليزر ساخته شد و بررسي‌هاي ريزساختاري و مكانيكي پس از عمليات حرارتي و همچنين در حالت پس از ساخت انجام گرفت. بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد كه در حالت پس از ساخت به دليل ماهيت فرآيند ذوب بستر پودر با ليزر، دانه‌هاي ستوني و كشيده شده در راستاي ساخت و يك ساختار دندريتي ايجاد مي‌شوند. همچنين يك بافت كريستالوگرافي مكعبي غالب در نمونه مشاهده گرديد. با انجام فرآيند آنيل انحلالي مشاهده شد كه با افزايش دماي آنيل، رشد دانه‌ها به خصوص در راستاي ساخت تشديد شده به طوريكه بيشترين نسبت طول به عرض دانه‌ها پس از آنيل در دماي 1220 درجه سانتيگراد و زمان 2 ساعت با مقدار 3/3 مشاهده شد. با افزايش زمان آنيل به 5 و 10 ساعت در دماي 1220 درجه سانتيگراد، نسبت طول به عرض دانه‌ها به واسطه تبلور مجدد كاهش يافت و به 7/1 رسيد. مطالعات اثر دماي آنيل بر رسوبات نيز نشان داد كه به طور كلي با افزايش دماي آنيل اندازه رسوبات گاماپرايم كاهش يافته و كاربيدهاي MC درشت مي‌شوند. افزايش زمان آنيل نيز اثري مشابه با افزايش دماي آنيل بر كاربيدهاي MC داشت. با انجام فرآيند پيرسازي افزايش سايز رسوبات استحكام‌بخش گاماپرايم و تغيير مورفولوژي آنها مشاهده شد. بررسي خواص مكانيكي به كمك سختي‌سنجي نشان داد كه به طور كلي با كاهش اندازه رسوبات گاماپرايم سختي افزايش پيدا مي‌كند و به همين جهت نمونه آنيل شده در دماي 1220 درجه سانتيگراد و زمان 2 ساعت بيشترين سختي را با مقدار 496 ويكرز از خود نشان داد. بررسي استحكام نمونه‌ها توسط آزمون پانچ كوچك در دماي محيط نتايجي مشابه با سختي‌سنجي داشت با اين تفاوت كه در اين آزمون اندازه دانه به نسبت سختي‌سنجي از اهميت بيشتري برخوردار است و دو نمونه آنيل شده در 1180 و 1220 درجه سانتيگراد و زمان 2 ساعت بيشترين استحكام را با حدود 1830 نيوتون داشتند. در آزمون پانچ كوچك در دما بالا، روندي خلاف روند دماي محيط مشاهده گرديد به طوريكه نمونه آنيل شده در دماي 1120 درجه سانتيگراد به واسطه اندازه بيشتر رسوبات گاماپرايم بيشترين استحكام را در دماي 650 درجه سانتيگراد با مقدار 2500 نيوتون از خود نشان داد. با بررسي سطوح شكست نيز مشخص شد كه شكست در دماي محيط تمامي نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده و نمونه پس از ساخت نرم بوده است در حالي كه در دماي بالا، نمونه پس از ساخت به صورت ترد بين دانه‌اي و نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده نرم شكسته‌اند.

222971

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان