11774

11774

بررسي تاثير متغيرهاي عمليات ترمومكانيكي بر ريزساختار و خواص مكانيكي سوپرآلياژ اينكونل 939

دكتري

مهندسي مواد و متالورژي

خردادماه 1392

خردادماه 1392

دكتر محمدعلي بوترابي - دكتر حسين عربي

چكيده هدف از اين تحقيق بررسي تاثير پارامترهاي مختلف عمليات ترمومكانيكي بر ريزساختار و خواص مكانيكي سوپرآلياژ IN939 در شرايط ريختگي و كارشده بوده است. براي اين منظور، پس از ريخته‌گري قطعات اوليه از آلياژ، ريزساختار آنها مورد بررسي قرار گرفت و مهم‌ترين فازهاي تشكيل‌دهنده ريزساختار شناسايي شد. با اعمال سيكل‌هاي مختلف عمليات حرارتي آنيل انحلال و پيرسازي، تاثير اين سيكل‌ها بر مشخصات ريزساختاري و خواص مكانيكي آلياژ در شرايط ريختگي بررسي گرديد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه انجام آنيل انحلال در محدوده دمايي استاندارد آن، يعني در محدوده دمايي C◦1160-1150 منجر به بروز پديده ذوب موضعي در نواحي بين‌دندريتي ريزساختار مي‌شود. نتايج همچنين نشان داد كه حضور مقادير كم اين نواحي ذوب‌شده موضعي، تاثير قابل ملاحظه‌اي بر كارپذيري گرم آلياژ دارد. براي حذف اين نواحي ذوب شده موضعي، يك عمليات حرارتي دومرحله‌اي پيشنهاد گرديد. نشان داده شد كه اين عمليات حرارتي‌ منجر به بهبود قابل ملاحظه در كارپذيري گرم آلياژ مي‌شود. به منظور بررسي تاثير متغيرهاي دما و نرخ كرنش بر روي رفتار تغيير شكل دماي بالاي سوپرآلياژ IN939، از آزمايش فشار داغ استفاده شد. آزمايش فشار داغ در درجه‌حرارت‌هاي 1000، 1050، 1100، و 1150 درجه سانتيگراد انجام شد و نرخ كرنش 001/0، 01/0، 1/0 و 1 بر ثانيه انتخاب شد. نتايج نشان داد كه در C◦1050-1000 بازيابي ديناميكي، و در C◦1150-1100، تبلور مجدد ديناميكي همراه با انحلال رسوبات َγ، مكانيزم‌هاي اصلي نرم شدن آلياژ در حين آزمايش‌هاي فشار داغ مي‌باشند. روابط بين تنش سيلان، نرخ كرنش و دما با سه معادله شناخته شده مدل‌سازي شد، و بر اساس آن، انرژي اكتيواسيون تغيير شكل گرم آلياژ محاسبه شد. براي بالا بردن دقت مدل پيشنهادي، لازم شد تا مدل‌سازي در دو محدوده دمايي منفك شده بطور جداگانه صورت پذيرد. براي هر كدام از اين دو محدوده دمايي، مقدار مختلفي از انرژي اكتيواسيون بدست آمد كه از آن همراه با مدل مربوطه براي شبيه‌سازي رفتار ترمومكانيكي آلياژ استفاده شد. در نهايت، پتانسيل سوپرآلياژ IN939 براي تبديل شدن به يك آلياژ كارشده مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه استحكام تسليم، استحكام كششي نهايي و داكتيليته سوپرآلياژ IN939 در شرايط كارشده و عمليات حرارتي شده بالاتر از اين خواص در شرايط ريختگي و عمليات حرارتي شده است. همچنين خواص تنش-گسيختگي اين آلياژ در شرايط كارشده از بسياري از سوپرآلياژهاي كارشده متعارف و پرمصرف نظير Nimonic 90 و Waspaloy بهتر بوده و مشابه خواص سوپرآلياژ Nimonic 105 است. واژه‌هاي كليدي: سوپرآلياژ IN939، عمليات ترمومكانيكي،كارشده، ريزساختار، خواص مكانيكي.