ارزيابي تأثير متغيرهاي ساخت و عمليات حرارتي بر خواص تنش گسيختگي سوپرآلياژ هستلوي ايكس ساخته شده به روش ذوب بستر پودر ليزري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

امروزه توجه ويژه اي بر بهبود خواص مكانيكي دما بالاي قطعات سوپرآلياژ ساخته شده به روش هاي ساخت افزودني براي كاربردهاي نيروگاهي و هوافضا مبذول شده است. پژوهش حاضر بر روي سوپرآلياژ نيكل بنيان هستلوي ايكس ساخته شده به روش ساخت افزودني ذوب بستر پودر با ليزر تمركز داشته و تأثيرات برخي متغيرهاي ساخت و عمليات حرارتي بعد از آن بر عيوب، ساختار ميكروسكوپي و خواص تنش گسيختگي سوپرآلياژ هستلوي ايكس مورد بحث قرار گرفته است. دو توان ليزر 175 و 200 وات و سه الگوي روبش ليزر (شامل ميندر 67 درجه، ميندر 90 درجه، و جزيره‌اي) براي بررسي تأثيرات بر عيوب، ريزساختار و خواص مكانيكي انتخاب شدند. عمليات حرارتي در دماي 1175 درجه سانتي‌گراد به مدت يك ساعت انجام شد. آزمون‌هاي مكانيكي شامل آزمون تنش گسيختگي و سختي‌سنجي بودند. نتايج تجربي نشان داد كه متغيرهاي ساخت و الگوي روبش ليزر تأثير چشمگيري بر ويژگي‌هاي نمونه‌هاي ساخته شده دارند. بررسي‌هاي مربوط به چگالي نسبي نشان داد كه نمونه‌هاي ساخته شده با الگوي ميندر 67 درجه و توان ليزر 200 وات، بالاترين ميزان چگالي و كمترين ميزان تخلخل را دارا هستند. اين نتيجه به دليل توزيع يكنواخت انرژي و دماي بالاتر در فرآيند ذوب پودر حاصل شد. بررسي‌هاي ريزساختاري با ميكروسكوپي الكتروني روبشي نشان داد كه ساختار نمونه‌هاي ساخته شده عمدتاً ستوني بوده كه پس از عمليات حرارتي، عمدتاً به ساختار هم‌محور همراه با توزيع مناسب تر رسوبات كاربيدي تغيير يافته است. همچنين نتايج نشان داد كه الگو‌هاي متفاوت روبش مي‌توانند در تشكيل اندازه و توزيع دانه‌ها نقش مهمي ايفا كنند. نتايج آزمون‌هاي تنش گسيختگي نشان داد كه نمونه‌هاي ساخته‌شده بدون عمليات حرارتي (حداكثر عمر خزشي براي نمونه با الگو ميندر 67 درجه و توان 200 وات برابر 446 دقيقه) در مقايسه با نمونه‌هاي عمليات حرارتي‌شده داراي مقاومت مكانيكي پايين‌تري بودند. عمليات حرارتي علاوه بر كاهش عيوب ريزساختاري، به افزايش استحكام و زمان شكست نمونه‌ها منجر شد. به‌ويژه نمونه‌هاي توليدشده با الگو ميندر 67 درجه پس از عمليات حرارتي تركيبي از استحكام بالا و زمان تا شكست طولاني‌تر (حداكثر عمر خزشي 1626 دقيقه) را نشان دادند. بررسي نمودارهاي كرنش-زمان نشان داد كه اين نمونه‌ها نرخ كرنش كمتري دارند كه بيانگر مقاومت بهتر در برابر تغيير شكل خزشي است. اين رفتار مكانيكي به دليل كاهش تخلخل‌ها، بهبود يكنواختي دانه‌ها، و كاهش تنش‌هاي پسماند در اثر عمليات حرارتي حاصل شد. بررسي‌هاي شكست‌نگاري نيز الگوهاي شكست بين‌دانه‌اي و درون‌دانه‌اي را آشكار كردند. همچنين افزايش توان ليزر به 200 وات در الگو‌ جزيره‌اي منجر به افزايش چگالي انرژي و بهبود اتصال بين لايه‌ها شد. نتايج اين پژوهش نشان مي دهد كه كنترل دقيق متغيرهاي فرآيند ذوب بستر پودر با ليزر و عمليات حرارتي مي‌تواند به توليد قطعاتي با خواص مكانيكي مناسب تر سوپرآلياژ هستلوي ايكس منجر شود.

233003

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان