شماره ركورد
34016
پديد آورنده
محمدرضا شيخ محسني سردرود
عنوان
تأثير پارامترهاي جوشكاري و فلز پركننده بر ريزساختار و خواص مكانيكي در جوشكاري تعميري قوسي تنگستن گاز سوپرآلياژ پايه FSX-414 ك
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/16
استاد راهنما
دكتر سيد محمدعلي بوترابي
استاد مشاور
دكتر روح اله عشيري
دانشكده
مواد
چكيده
سوپرآلياژ پايه كبالتي FSX-414به دليل خواص مكانيكي و پايداري در دماي بالا به طور گسترده در پرههاي
ثابت رديف اول توربين گازي GE Frame 9مورد استفاده قرار ميگيرد. هدف اين تحقيق، بهينهسازي
پارامترهاي جوشكاري تعميري ازجمله جريان جوشكاري، تأثير فلز پركنندههاي مختلف، افزايش دوام قطعات
و كاهش هزينههاي تعميراتي است چرا كه در اين آلياژ اغلب به دليل خستگي حرارتي، اكسيداسيون و سايش
در طي سيكل عملياتي خود تخريب ميشود. همچنين كاربيدهاي اوليه MCو M23C6سوپرآلياژ FSX-414
در طي سيكل كاري توربين در دماي بالا تجزيه شده و تبديل به كاربيدهاي M23C6ثانويه ريز ميشود كه
غني از كروم هستند و استحكام بالايي دارند و به علت عدم چقرمگي مناسب، طي انقباض و انبساط ناشي از
تنشهاي حرارتي تخريبپذيرند. در اين پژوهش، با استفاده از فرآيند جوشكاري GTAWو چهار فلز پركننده
مختلف شامل HS188 ،HS25 ،FSX-414و ،Mar-M918تأثير جوشكاري بر ريزساختار و خواص مكانيكي
نمونههاي تعمير شده مورد بررسي قرار گرفت. آزمايشهاي كشش مطابق با استانداردهاي ASTM E8و
ASTM E21در دماي محيط و دماي بالا انجام شد. نتايج نشان داد كه در اكثر موارد شكست در HAZرخ
داده و تنها در نمونههاي جوشكاري شده با HS188شكست در ناحيه جوش مشاهده شد. همچنين، نتايج
كمي تست كشش نشان داد كه نمونههاي جوشكاري شده با فلز پركننده Mar-M918بيشترين استحكام
كششي ( 793مگاپاسكال) و نمونههاي جوشكاري شده با فلز پركننده FSX-414كمترين استحكام كششي
( 711مگاپاسكال) را در دماي محيط دارا بودند. همچنين، بهمنظور ارزيابي تأثير فرآيند جوشكاري و ميزان
حرارت ورودي بر خواص مكانيكي، تغييرات ريزساختار و نحوه توزيع فازهاي كاربيدي مورد بررسي قرار گرفت.
جوشكاري تعميري اين آلياژ از چالشهاي اساسي محسوب ميشود، زيرا احتمال بروز تركهاي ناشي از
ذوبشدگي، تغييرات ريزساختاري و تشكيل فازهاي نامطلوب در آن بالاست. نتايج اين پژوهش نشان ميدهد
كه بهكارگيري رويكرد پيشنهادي ميتواند با افزايش عمر كاري پرهها و كاهش خرابيهاي ناگهاني، موجب
بهبود عملكرد و بهرهوري كلي توربينهاي گازي شود
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/19
عنوان به انگليسي
The Effect of Optimizing Repair Welding Parameters and Filler Metal on the Microstructure and Mechanical Properties in Gas Tungsten Arc Welding of FSX-414 Cobalt-Based Superalloy
تاريخ بهره برداري
10/8/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدرضا شيخ محسني سردرود
چكيده به لاتين
The cobalt-based superalloy FSX-414 is widely used in the first-stage stationary vanes of
Frame 9 gas turbines due to its mechanical properties and high-temperature stability. However,
this alloy often undergoes degradation during service as a result of thermal fatigue and
oxidation. In addition, primary MC and M23C6 carbides in FSX-414 decompose at elevated
turbine operating temperatures and transform into fine secondary M23C6 carbides. These
carbides, which are chromium-rich and highly strong, exhibit poor toughness and are therefore
prone to damage under cyclic thermal stresses caused by contraction and expansion. In this
study, gas tungsten arc welding (GTAW) with four different filler metals—FSX-414, HS25,
HS188, and Mar-M918—was employed to investigate the influence of repair welding on the
microstructure and mechanical properties of repaired specimens. Tensile tests were carried out
at room temperature and at 650 °C in accordance with ASTM E8 and ASTM E21 standards.
The results revealed that, in most cases, fracture occurred within the heat-affected zone (HAZ),
while only the samples welded with HS188 exhibited fracture in the weld metal. Moreover,
qualitative tensile results indicated that specimens welded with Mar-M918 demonstrated the
highest tensile strength (793 MPa), whereas those welded with FSX-414 exhibited the lowest
tensile strength (711 MPa) at room temperature. In addition, microstructural changes and
carbide phase transformations were examined to evaluate the effects of welding and heat input
on mechanical properties. Repair welding of this alloy presents significant challenges due to
the susceptibility to solidification cracking, microstructural alterations, and the formation of
undesirable phases. The aim of this research is to optimize repair welding parameters—
including welding current and filler metal selection—in order to enhance component durability
and reduce maintenance costs. The findings of this study can contribute to extending vane
service life, minimizing unexpected failures, and improving gas turbine efficiency. This
research is scientifically novel as it represents the first comprehensive evaluation of the
simultaneous effects of multiple filler metals on the mechanical and microstructural behavior
of FSX-414 under operating conditions, providing valuable insights for the development of
advanced repair strategies and improved reliability of gas turbines.
كليدواژه هاي فارسي
سوپرآلياژ , FSX-414 , GTAW , جوشكاري تعميري , فلز پركننده , پارامترهاي جوشكاري
كليدواژه هاي لاتين
FSX-414 Superalloy , GTAW , Repair Welding , Filler Metal , Welding Parameters
Author
Mohammad Reza Sheikh Mohseni
SuperVisor
Dr. Seyed Mohammad Ali Boutorabi