14334

14334

بررسي اثر عناصر آلياژي بر ريزساختار، استحكام كششي و استحكام گسيختگي سوپرآلياژپايه نيكل GTD-111

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

اسفند ماه 1393

اسفند ماه 1393

دكتر حسين عربي

دكتر سيدمهدي عباسي

مواد و متالورژي

چكيده سوپرآلياژ پايه نيكل GTD-111 كه توسط شركت جنرال الكتريك در اواسط دهه 1970 طراحي شده است، در حقيقت بهبود يافته سوپرآلياژهاي پايه نيكل Rene80وIN738LCاست. ريزساختار اين آلياژ شامل زمينه آستنيتي γ، فاز بين¬فلزي و هم¬سيماي ´γ، مقدار كمي يوتكتيك ´γ-γ، كاربيـدهاو مقدار اندكي فازهاي مضر مانند سيگما، اتا و لاوهاست. در اين پژوهش سعي بر آن بوده است كه اثر افزودن عنصر منيزيم در مقادير كم بر خواص مكانيكي سوپرآلياژ پايه نيكل GTD-111 مورد مطالعه قرار گيرد. براي اين منظور، پنج شمش از اين آلياژ، كه يكي از آن¬ها فاقد منيزيم و بقيه به ترتيب داراي مقاديرppm 50، 80، 110 و 140 منيزيم بوده¬اند، تهيه شدند. سپس اين شمش¬ها تحت عمليات حرارتي استاندارد قرار گرفته و تعدادي نمونه جهت انجام آزمايش كشش در دماي اتاق، كشش در دماي ᵒC750 و تنش-گسيختگي در دماي ᵒC871 و تنش MPa375 تهيه شده و تحت آزمايش‌هاي مربوطه قرار گرفتند. نتايج آزمايش¬ها نشان داد كه بهترين خواص كششي و خزشي اين آلياژ موقعي به دست مي¬آيد كه مقدار منيزيم آلياژ در حدود¬ppm80 باشد. استحكام تسليم، استحكام كشش نهايي و درصد ازدياد طول آلياژ GTD-111 فاقد منيزيم در دماي اتاق، به ترتيب MPa944، MPa1107 و %6/7 بوده است. اين مقادير در آلياژ داراي ppm80 منيزيم به ترتيب به MPa953، MPa1207 و %4/11 افزايش يافتند. همچنين مقادير اين پارامترها در آزمايش كشش در دماي ᵒC750 براي نمونه فاقد منيزيم، به ترتيب MPa871، MPa1055 و %2/8 بوده است؛ در حالي¬كه در آلياژ داراي ppm80 منيزيم، به ترتيب به MPa880، MPa1067 و %2/7 تغيير پيدا كردند. همچنين مقادير كرنش خزشي و عمر گسيختگي براي آلياژ GTD-111 فاقد منيزيم، به ترتيب 011/0 و h17 بوده است كه مقادير اين پارامترها در آلياژ داراي ppm80 منيزيم، به ترتيب به 042/0 و h33 افزايش پيدا كردند. در اين پژوهش همچنين نحوه گسترش ترك و مكانيزم شكست نمونه¬ها، مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. در نمونه¬هاي كششي، شكست نمونه¬ها با مكانيزم داكتيل-برشي و در برخي موارد، داكتيل صورت گرفته است. در حالي¬كه در نمونه¬هايي كه تحت آزمايش تنش-گسيختگي قرار گرفته بودند، مكانيزم شكست، عمدتاً به صورت نرم بوده است. علاوه بر اين، مكانيـزم شكست در نمـونه¬هـاي منيـزيم¬دار و فاقد منيـزيم، كه تحت آزمـايش¬هاي كشش و يا تنش-گسيختگي قرار گرفته¬اند، تا حدودي تغيير مي¬كند. واژه‌هاي كليدي:سوپرآلياژ پايه نيكل، GTD-111منيزيم¬دار، استحكام كششي، استحكام تنش-گسيختگي، اصلاح تركيب شيميايي، مكانيزم شكست، شكست داكتيل، شكست برشي، شكست درون دانه¬اي، شكست مرزدانه¬اي.