20037

۲۰۰۳۷

بررسي تاثير افزودن عناصر آلياژي روي تشكيل فاز گاما پرايم در سوپرآلياژهاي پايه كبالت حاوي آلومينيوم و تنگستن جهت بهبود خواص مكانيكي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۰۶/۲۱

دكتر محمد تقي صالحي - دكتر سيد مهدي عباسي

دكتر حسين عربي

مواد و متالورژي

سوپرآلياژهاي پايه كبالت مرسوم عمدتا يا از طريق كاربيدها و يا توسط محلول جامد مستحكم مي¬شوند. ولي بر اساس تحقيقات گسترده اي كه روي سوپرآلياژهاي Co-Ti انجام شده است، مشخص شده است كه تركيب بين فلزي Co3Ti با ساختار L12 ، تنها فاز پايدار γ^' در اين آلياژ مي¬باشد. نتايج اين تحقيقات چنين نشان مي¬دهد كه اين فاز در دماهاي بالاتر از ℃۷۵۰ از پايداري كمي برخوردار است. لذا اين آلياژ در در دماهاي كمتر از ℃۷۵۰ قابل استفاده مي¬باشد. قابل ذكر است كه عدم تطابق بين فاز γ وγ^' در اين آلياژ نيز نسبت به فاز گاماپرايم موجود در سوپرآلياژهاي پايه نيكل بالاتر مي¬باشد. در سوپرآلياژهاي پايه كبالت جديد حاوي Al و W حضور فاز بين فلزي سه¬تايي نظير Co3(Al,W) كه تا دماي ℃۱۰۰۰ مي¬تواند بصورت شبه پايدار باشد، كارآيي اين آلياژها را در دماهاي بالاتر از ℃۷۵۰ افزايش داده است. اين پايداري با افزودن ديگر عناصر آلياژي همچون Ti، Ta، Ni، W و Nb نيز افزايش يا كاهش پيدا كرده است. در پژوهش حاضر تاثير جايگزين كردن بخشي از تانتاليوم با عنصر نايوبيوم روي دماي انحلال فاز گاما پرايم و پايداري ريزساختار γ⁄γ^' مورد بررسي قرار گرفت. بررسي دماي انحلال با استفاده از آزمايش DSC تعيين شد. نتايج حاصل از اين آزمايش بيانگر اين بود كه با جايگزين شدن Nb بجاي تانتاليوم، دماي انحلال ℃۲۳ كاهش پيدا كرده است. سپس ريزساختار اين دو آلياژ با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني گسيلي(FESEM) مورد ارزيابي قرار گرفت و مشاهده شد كه Nb سرعت درشت شوندگي ذرات گاما پرايم ثانويه را كاهش مي¬دهد. ولي اين امكان را فراهم مي آورد تا كسرحجمي بيشتري از گاماپرايم ثالثيه در زمينه گاما تشكيل يابد. همچنين تغيير پارامترهاي عمليات حرارتي از جمله افزايش دماي انحلال و افزايش دما و زمان پيرسازي مرحله اول نيز مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده شد كه با انحلال ℃۱۱۵۰و پيرسازي در ℃۹۵۰ بمدت ۱۶ ساعت، كسرحجمي بدست آمده براي هر دو فاز گاماپرايم ثانويه و ثاليثه، مقدار قابل توجهي بوده و ساختاري متراكم از فازهاي گاما پرايم اوليه و ثانويه را در زمينه گاما تشكيل داده¬اند. ماكرو سختي سنجي ويكرز و آزمايش كشش سرد روي اين آلياژها انجام شد. نتايج بدست آمده حاكي از اين بود كه اين جايگزيني باعث افزايش سختي و استحكام تسليم در دماي اتاق شده است.

1397/11/01

Investigating of Effect of Addtion Alloying Elements on The Formation of Gamma-prim Phase in Cobalt base Superalloys Containing Al and W In Order to Improve Mechanical Properties

1/21/2019 12:00:00 AM

Conventional cobalt base superalloys are mainly strengthed by carbides or solid solutions. In some research that carried out on these Co-Ti superalloys, it has been shown that the intermetallic Co3Ti composition with the L12 structure is the only stable phase γ' in this alloy. The results of this study indicate that this phase has a low stability at temperatures above 750 ° C. This alloy is therefore usable at temperatures below 750 ° C. It should be noted that the discrepancy between the phase γ and γ' in this alloy is also higher than that of the gamma prim in the base nickel superalloys. The presence of Al and W at the base cobalt base superalloys, such as Co3 (Al, W), which can be quasi-stable at temperatures up to 1000 ℃, increased the performance of these alloys at temperatures up to 750 ° C. This stability has also increased or decreased with the addition of other alloying elements such as Ti, Ta, Ni, W and Nb. In the present study, the effect of replacing part of tantalum with naiobium element on solves temperature of gamma-prim and microstructure was investigated. Solves temperature was determined using the DSC test. The results of this experiment indicated that with the replacement of Nb instead of tantalum. solves temperature was reduced to 23 ° C. The microstructure of these two alloys was then evaluated using an electron microscope (FESEM), and it was observed that Nb decreases the Volume fraction of secondary gamma prim phases. Also, changes in thermal treatment parameters such as increasing the solves temperature and increasing the temperature and time of the first stage aging were investigated and it was observed that with solves of 1150 ℃ and aging at 950 ° C for 16 hours, it was observed that the two phases of secondary and tertiary gemma prim form a condensing structure in the gamma field. Macro Vickers hardness test and cold tension test on these alloys. The results indicate that this replacement has increased the hardness and strength at room temperature