• 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