30625

بررسي رفتار تغيير شكل گرم و تحولات ريزساختاري دماي بالاي آلياژ اينكونل 625 توليدشده به روش ذوب ليزري انتخابي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1400

1402/10/20

حميدرضا عابدي - سيد حسين رضوي

مهندسي مواد و متالورژي

ساخت افزايشي (AM) تكنيكي نوين براي ساخت قطعات پيچيده سه بعدي است. در AM، ساخت هندسه‌هاي پيچيده به دليل ساخت لايه به لايه آسان است و مزاياي زيادي نسبت به فرآيندهاي متداول دارد. در فرآيند ذوب انتخابي از طريق ليزر (SLM)، ليزر به عنوان منبع حرارت براي ذوب و اتصال مواد استفاده مي‌شود. خواص مكانيكي و ريزساختاري نمونه‌هاي SLM به دليل نرخ سرد‌سازي زياد قابل توجه است. سوپرآلياژ اينكونل625 داراي خواص بسيار خوبي در استحكام دما بالا، خستگي و خزش است. توليد اين آلياژ به روش SLM منجر به ساخت قطعات پيچيده با استحكام و پايداري دما بالا مي‌شود. در اين پژوهش به بررسي رفتار تغيير شكل گرم و تحولات ريزساختاري دما بالاي آلياژ اينكونل625 توليد شده به روش ذوب ليزري انتخابي پرداخته شده است. به اين منظور در طيف وسيعي از دماهاي 800 درجه سانتي‌گراد تا 1100 درجه سانتي‌گراد تحت نرخ‌هاي كرنش مختلف 001/0، 01/0 و 1/0 بر ثانيه آزمايش فشارگرم بر روي نمونه‌ها صورت گرفته است. نمودارهاي تنش سيلان عموما داراي تنش پيك بوده و رفتار نرم شوندگي از خود نشان مي‌دهند. تجزيه و تحليل نرخ سخت شوندگي جهت آشكار كردن شرايط بحراني براي وقوع فرآيندهاي بازيابي استفاده شده كه نشان دهنده وقوع تبلورمجدد ديناميكي در شرايط ترمومكانيكي مختلف است. با استفاده از روابط زنر - هولومان نيز انرژي فعال‌سازي تغيير شكل 580 -610 كيلوژول بر مول محاسبه شد. براي بررسي دقيق‌تر ريزساختار و تحولات ريزساختاري، تصاوير قطب معكوس، GOS و نقشه مرزها توسط EBSD از ريزساختار نمونه‌ها تحت نرخ كرنش 001/0 بر ثانيه در دماي 800 درجه سانتي‌گراد تا 1100 درجه سانتي‌گراد تهيه شد. با بررسي ريزساختار مشخص شد كه در هر چهار نمونه تبلورمجدد به طور جزئي رخ داده كه علت آن در ريزساختار اوليه بررسي شد. در دماي 900 درجه سانتي‌گراد بيش‌ترين مقدار و در دماي 1000 و 1100 درجه سانتي‌گراد به ترتيب 6/10 درصد و 1/14 درصد تبلورمجدد رخ داده است. به ترتيب با افزايش دما مكانيزم تبلورمجدد ديناميكي از تبلورمجدد ديناميكي پيوسته به تبلورمجدد ديناميكي ناپيوسته تغيير يافته و در نمونه 800 درجه سانتي‌گراد تبلورمجدد ديناميكي هندسي نيز ديده شد. به طوري كلي اينكونل625 توليد شده به روش SLM داراي پايداري حرارتي و استحكام دما بالاي بيشتري نسبت به آلياژهاي توليد شده به روش¬هاي متداول از جمله كارشده و ريخته‌گري بوده و قابليت تغيير شكل گرم بهتري نسبت به نمونه¬هاي فورج و متالورژي پودر دارد.

1402/11/25

An investigation into the hot deformation behavior and correlated microstructure evolution of IN625 alloy produced through selective laser melting

1/9/2025 12:00:00 AM

Additive manufacturing (AM) is a novel technique for fabricating complex three-dimensional parts. In AM, building complex geometries is facile due to layer-by-layer manufacturing and offers numerous advantages over conventional processes. In the selective laser melting (SLM) process, a laser is used as a heat source to melt and fuse the material. The mechanical and microstructural properties of SLM specimens are remarkable due to the high cooling rate. Inconel 625 superalloy exhibits good properties in high-temperature strength, fatigue, and creep. Manufacturing this alloy using the SLM method leads to the fabrication of complex parts with high strength and high-temperature stability. This research investigates the hot deformation behavior and microstructural evolution of Inconel 625 alloy produced by the selective laser melting method. To this end, hot compression tests were performed on the specimens in a wide range of temperatures from 800 °C to 1100 °C under different strain rates of 0.001/s, 0.01/s, and 1/s. The flow stress curves generally exhibit a peak stress and show a softening behavior. The strain hardening rate analysis was used to reveal the critical conditions for the occurrence of recovery processes, indicating the occurrence of dynamic recrystallization under various thermomechanical conditions. The activation energy for deformation was also calculated using the Zener-Hollomon relationship as 580-610 kJ/mol. To investigate the microstructure and microstructural evolution more precisely, inverse pole figure (IPF), GOS, and grain boundary maps were obtained by EBSD from the microstructure of the specimens under a strain rate of 0.001/s at temperatures of 800 °C to 1100 °C. Microstructural examination revealed that partial recrystallization occurred in all four samples, the reason for which was investigated in the initial microstructure. The highest amount of recrystallization occurred at 900 °C, and 10.6% and 14.1% recrystallization occurred at 1000 °C and 1100 °C, respectively. The dynamic recrystallization mechanism changed from continuous dynamic recrystallization to discontinuous dynamic recrystallization with increasing temperature, and geometric dynamic recrystallization was also observed in the 800 °C sample. Overall, SLM-processed Inconel 625 exhibits superior thermal stability and high-temperature strength compared to conventionally processed alloys, including wrought and cast alloys, and has better hot workability than forged and powder metallurgy samples.

ساخت افزايشي , تحولات ريزساختاري دما بالا , اينكونل625 , تغيير شكل گرم

Additive manufacturing , High-temperature microstructural evolution , Inconel625 , Hot deformation

Alireza Sheikh Sofla

Dr. Hamidreza Abedi - Dr. Seyed Hossein Razavi