22749

بررسي تأثير عمليات حرارتي و پارامترهاي شكل‌دهي بر رفتار سيلان گرم و ريزساختار نهايي آلياژ Inconel 718 مورد استفاده در توربين‌هاي گازي

كارشناسي ارشد

شكل دادن فلزات و مواد

1399/6/30

دكتر سيد حسين رضوي

دكتر بهمن ميرزاخاني

مواد و متالورژي

سوپرآلياژها ازجمله سوپرآلياژ Inconel 718 طي قرار گرفتن در شرايط كاري و دماي بالا، دچار تغييرات ريزساختاري مي‌شوند. اين تغييرات شامل: پايداري يا ناپايداري فازهاي رسوبي(′γ ، ′′γ و δ)، تشكيل فازهاي مضر، واكنش¬هاي كاربيدي، تغيير مورفولوژي فاز′γ، ايجاد ترك¬ها و حفره¬هاي مرزدانه¬اي است. به همين جهت كنترل شرايط عمليات حرارتي و پارامترهاي فرآيند توليد نظير فورج داغ جهت رسيدن به ريزساختار مطلوب از اهميت بالايي برخوردار است. از اين رو، هدف از پژوهش حاضر در مرحله اول تعيين شرايط مناسب تغيير شكل گرم سوپرآلياژ Inconel 718 با استفاده از نقشه‌هاي فرآيند و در مرحله دوم تأثير عمليات حرارتي پيرسازي بر ريزساختار سوپرآلياژ پس از كار داغ است. بدين منظور آزمايش فشار داغ در دماهاي 1150، 1100، 1050 و C◦1000 و نرخ كرنش¬هاي 1/0، 001/0 و s-1001/0 روي اين آلياژ انجام شده است. در ادامه با استفاده از منحني¬هاي سيلان، نقشه¬هاي فرآيند براي اين آلياژ رسم گرديد. سپس نمونه‌هاي تغيير شكل يافته تحت عمليات حرارتي پيرسازي به مدت 18 ساعت و در دماهاي C◦620 و C◦720 قرار گرفتند. بررسي نقشه¬هاي فرآيند و ريزساختار حاصل از آزمايش فشار داغ، نشان مي¬دهد كه مناسب¬ترين بازه دمايي جهت تغيير شكل گرم براي اين سوپرآلياژ، محدوده C◦1000 تا C◦1050 و نرخ كرنش s-11/0 تا s-101/0 است. در اين نواحي بازدهي فرآيند بيشينه و ناپايداري اتفاق نمي¬افتد. همچنين در دماي C◦1150 و نرخ كرنش¬هاي s-11/0 و s-101/0 ناپايداري در ساختار و نقشه فرآيند مشاهده شد كه نشان مي¬دهد شرايط مناسب جهت انجام تغيير شكل نيستند. همچنين نتايج حاصل از عمليات حرارتي پيرسازي نشان مي¬دهند كه اندازه و كسر حجمي فاز 'γ و '' γافزايش يافته است و همين علت باعث افزايش قابل توجه سختي (حدودا 200 ويكرز) در نمونه¬ها شد.

1399/09/10

The influence of forming parameters and heat treatment conditions on the flow stress and microstructure of Inconel 718 used in gas turbines

9/20/2020 12:00:00 AM

Superalloys, including Inconel 718 superalloys, undergo microstructural changes during working conditions and high temperatures. These changes include: stability or instability of precipitation phases (γ′, γ′′ and δ), formation of harmful phases, carbide reactions, change in morphology of phase γ′, formation of cracks and boundary cavities. Therefore, control of heat treatment conditions and production process parameters such as hot forging to achieve the desired microstructure is of great importance. Therefore, the aim of the present study in the first stage is to determine the appropriate conditions for hot deformation of Inconel 718 superalloy using process maps and in the second stage the effect of aging heat treatment on the superalloy microstructure after hot work. For this purpose, hot pressure test was performed at 1150, 1100, 1050 and 1000 °C and strain rates of 0.1, 0.01 and 0.001 s-1 were applied to this alloy. Then, process maps for this alloy were drawn using flow curves. The deformed samples were then subjected to aging heat treatment for 18 hours at 620 and 720 °C. Examination of process and microstructure maps obtained from hot pressure test shows that the most suitable temperature range for hot deformation for this superalloy is in the range of 1000 to 1050 °C and the strain rate 0.1 to 0.01 s-1. In these areas, maximum process efficiency and instability do not occur. Also at 1150 °C and strain rates of 0.1 and 0.01 s-1, instability was observed in the structure and process map, which indicates that the conditions are not suitable for deformation. Also, the results of aging heat treatment show that the size and volume fraction of phase γ' and γ'' have increased and this has caused a significant increase in hardness (about 200 Vickers) in the samples.