28901

تأثير جوانسازي بر رفتار خزشي سوپرآلياژها

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي مكانيك جامدات

1400

1402/06/28

جناب آقاي دكتر هادي خرمي شاد

جناب آقاي دكتر سيد حسين رضوي

مهندسي مكانيك

قطعات پس‌ازاينكه براي مدّتي تحت دما و تنش بالا قرار مي¬گيرند، پديده خزش را تجربه مي¬كنند. اين فرآيند باعث كاهش عمر خزشي باقيمانده آن‌ها مي¬شود. با توجه به حساسيت نقش اين قطعات در كل سازه نظير توربين، مي¬بايست پس از مدّتي استفاده از اين مواد آن‌ها را تمديد عمر يا تعويض نمود. براي جوان‌سازي سيكل¬هاي مختلف حرارتي در نظر مي¬گيرند، كه باعث تغيير ريزساختار فلز مي¬شود. يكي از نتايج حاصل از جوان‌سازي، تمديد عمر خزشي و بهبود رفتار خزشي است. ريزساختار پره¬هاي توربين پس از كاركرد طولاني‌مدت در دماي بالا و تنش-هايي نامنظم حرارتي تغيير مي¬كند و تأثير عمليات حرارتي و فشار داغ ايزو استاتيك به‌عنوان روش¬هاي مفيد در بازيابي خواص و تمديد عمر آن‌ها شناخته‌شده است. سوپرآلياژهاي پايه نيكل به جهت داشتن خواص منحصربه‌فردشان در ساخت اجزاء مختلف توربين گازي مورداستفاده قرار مي¬گيرند. با توجه به هزينه¬هاي بسيار بالاي توليد و جايگزيني اين سوپر آلياژها، تعمير و بازيابي خواص ريزساختاري و مكانيكي آن¬ها ازلحاظ اقتصادي ترجيح داده مي¬شود. هدف از پژوهش حاضر عمليات حرارتي جوان¬سازي يك پره توربين گازي مستعمل از جنس سوپرآلياژ GTD-111 است، به همين منظور نمونه هاي مورد نظر را از قسمت ريشه و بدنه پره به روش وايركات برش داده شده اند. براي انجام عمليات حرارتي از دو سيكلِ استاندارد و طراحي شده استفاده شده است. در نهايت با انجام سيكل هاي عمليات حرارتي و تست خزش مشخص شد كه سيكل طراحي شده از نظر ريز ساختار توانست رسوبات γ׳ بدنه را كه به حالت كروي بزرگ تبديل شده بودند را بازيابي كند. نمونه جوان¬سازي شده به وسيله سيكل طراحي شده، داراي رسوبات γ׳ يكنواخت¬ و منظم تر و همچنين به لحاظ مدت زمان تست خزش نتايج بهتري نسبت به سيكل استاندارد دارد.

1402/07/24

The effect of rejuvenation on the creep behavior of superalloys

9/18/2024 12:00:00 AM

After being subjected to high temperature and stress for some time, the parts experience the phenomenon of creep. This process reduces their remaining creep life. Considering the sensitivity of the role of these parts in the whole structure such as the turbine, after using these materials for a while, their life should be extended or replaced. Different thermal cycles are considered for rejuvenation, which changes the microstructure of the metal. One of the results of rejuvenation is the extension of creep life and improvement of creep behavior. The microstructure of turbine blades changes after long-term operation at high temperature and irregular thermal stresses, and the effect of heat treatment and hot isostatic pressure are known as useful methods in restoring their properties and extending their life. Nickel-based superalloys are used in the construction of various gas turbine components due to their unique properties. Considering the very high costs of producing and replacing these superalloys, repairing and restoring their microstructural and mechanical properties is preferred from an economic point of view. The aim of the current research is the rejuvenating heat treatment of a used gas turbine blade made of GTD-111 superalloy, for this purpose, the desired samples were cut from the root and body of the blade by wire cutting method. Two standard and designed cycles have been used for heat treatment. Finally, by performing heat treatment cycles and creep test, it was found that the designed cycle was able to recover the γ' deposits of the body, which had turned into a large spherical state, in terms of microstructure. The sample rejuvenated by the designed cycle has more uniform and regular γ deposits and also has better results than the standard cycle in terms of the duration of the creep test.

واژه‌هاي كليدي: خزش، جوان‌سازي، ريزساختار، عمليات حرارتي، بازيابي

Keywords: creep, rejuvenation, microstructure, heat treatment, recovery

amir mahdi mostafapour

dr hadi khoramishad