12170

12170

بهينه سازي جوش پذيري سوپرآلياژهاي رسوب سخت شونده پايه نيكل حاوي مقادير متفاوت Ti+Al و Nb

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

آبان 1392

آبان 1392

دكتر محمدرضا ابوطالبي -دكتر سيد حسين سيّدين

دكتر مسعود گودرزي

چكيده پژوهش پيش¬رو به¬ منظور تعيين رابطه كمّي بين مقدار Ti+Al و Nb، با عوامل كنترل كننده جوش¬پذيري، مسيرهاي انجماد جوش و مكانيزم حاكم بر ايجاد ترك داغ در سوپرآلياژهاي رسوب¬سخت¬شونده پايه¬نيكل γ-Nb-Ti-Al صورت گرفته است. هدف نهايي، ارائه الگوي جوش¬پذيري- تركيب شيميايي و مشخص كردن تركيب شيميايي بهينه جوش¬پذيري است. از اين الگو مي¬توان در طراحي و توليد سوپرآلياژها و الكترودهاي جوش¬پذير استفاده نمود. سوپرآلياژها بر اساس مقادير متفاوت Ti+Al و Nb، به وسيله روش VIM توليد شدند. ارزيابي عملي جوش¬پذيري به وسيله جوشكاري مدرن پرتوي ليزر فيبر نوري و روش وارسترينت صورت گرفت. ارزيابي¬هاي ريزساختاري و تبديل فازي به¬ وسيله ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به آناليز EDS، آناليز حرارتي TG-DSC و نرم¬افزار Image Analyzes Pro. Plus 4.5 صورت پذيرفت. نتايج مدلسازي بر پايه معادله رياضي شايل كه بر ريزجدايش عناصر آلياژي در مذاب جوش استوار است نشان داد با كاهش مقدار Ti+Al و افزايش نيوبيم جوش، نوع و مقدار يوتكتيك از 13درصد 〖"Ni" 〗_"3" "Ti" به مقدار 6 درصد 〖"Ni" 〗_"3" "Nb" مي¬رسد. براي سوپرآلياژ با تركيب شيميايي 7/1 درصد Ti+Al و 6/5 درصد Nb، حداقل مقدار يوتكتيك(6درصد حجمي)، بازه دمايي C°185 و بازه طولي انجماد mm90 به دست آمد. بر اساس مدل تحليلي، جوش¬پذيري بهينه در بازه تركيب شيميايي "7/2} ≥Nb درصد وزني ≥ {6/5" و"{ ≥ 7/1" ("Ti+Al" )" 6/5 ≥ درصد وزني} " قرار گرفت. نتايج آزمايشگاهي نشان داد در مقادير Ti+Al كمتر از 9/7 درصد، نوع واكنش يوتكتيكي از "γ+γ'" به "γ+Laves" تغيير مي-يابد. مقدار يوتكتيك جوش با تركيب 4/4 درصد نيوبيم، كمّينه (6/5 درصد) است. بازه دمايي انجماد در مقدار 6/5 درصد Ti+Al و 7/2 درصد Nb به بالاترين مقدار (C°212) رسيده است. منطقه PMZ جوش ليزر فيبر نوري در اثر مكانيزم ذوب يوتكتيك و ذوب تركيبي دچار ميعان گرديد. مكانيزم ميعان تركيبي رسوبات 〖"Ni" 〗_"3" "Nb:δ,γ''" در HAZ ارائه گرديد. مسير انجمادي جوش سوپرآلياژهاي طراحي شده پيشنهاد شد. مشخص شد كه مسير انجماد جوش سوپرآلياژ1 تابع نمودار سه¬تايي γ-Ti-C، و مسير انجماد جوش سوپرآلياژهاي 2 تا 5 تابع نمودار سه¬تايي γ-Nb-C است. با توجه به مكانيزم تشكيل ترك انجمادي جوش مشخص گرديد كه تركهاي انجمادي در فصل مشترك زمينه-يوتكتيك و يوتكتيك-يوتكتيك گسترش يافته¬اند كه ناشي از حضور فاز مذاب و تغيير شكل پلاستيك در اين فصل مشتركهاست. در نهايت، الگوي جوش¬پذيري-تركيب شيميايي ارائه و بر اساس آن بازه بهينه جوش¬پذيري به صورت"{ ≥ 5/2" ("Ti+Al" )"4 ≥ درصد وزني }" و"{ ≥ 1/4Nbدرصد وزني 2/5 ≥ }" به دست آمد. كلمات كليدي: مسير انجماد، مكانيزم ترك انجمادي و ميعاني، الگوي جوش¬پذيري، بازه تركيب شيميايي بهينه جوش¬پذيري، سوپرآلياژهاي رسوب¬سخت¬شونده پايه¬نيكل، مدل تحليلي جوش¬پذيري، جوشكاري پرتوي ليزر فيبر نوري، روش وارسترينت