پديد آورنده :
چيذري، امير مسعود
عنوان :
ارزيابي تأثير متغيرهاي عمليات حرارتي سختي رسوبي بر ساختار ميكروسكوپي و خواص خزشي سوپرآلياژ IN718 ساخته شده به روش ذوب گزينشي ليزري
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 94ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد كرمانپور، احسان فروزمهر
استاد مشاور :
احمد رضائيان
توصيفگر ها :
فناوري ساخت افزودني , ذوب گزينشي ليزري , سوپر آلياژ IN718 , عمليات حرارتي سختي رسوبي , خواص خزشي
استاد داور :
مسعود عطاپور، محسن بدرسماي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/10/04
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/10/05
چكيده فارسي :
هدف از اين پژوهش ارزيابي تاثير متغيرهاي عمليات حرارتي رسوب سختي بر ريز¬¬ساختار ميكروسكوپي و خواص خزشي سوپر آلياژ IN718 ساخته شده به روش ذوب گزينشي ليزري (SLM) مي¬باشد. بدين منظور نمونه¬هاي مكعبي با فرايند ساخت افزودني SLM ساخته شد و پس از بررسي¬هاي ريزساختاري در حالت پس از ساخت و پس از عمليات حرارتي، خواص خزشي آن¬ها با انجام آزمون تنش-گسيختگي ارزيابي گرديد. عمليات¬ حرارتي¬ رسوب سختي انجام شده هر كدام شامل يك مرحله آنيل انحلالي در يكي از دما¬هاي 980 ، 1060 و 1130 درجه¬سانتي¬گراد به مدت يك ساعت و پيرسازي دو مرحله¬اي در دماهاي 720 و 620 درجه¬سانتي¬گراد هركدام به مدت 8 ساعت روي نمونه¬ها بودند. مطالعات ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني مجهز به آشكارساز پراش الكترون¬هاي بازگشتي و ميكروسكوپ الكتروني عبوري انجام شد. خواص خزشي نمونه¬ها در جهت عمود بر راستاي ساخت با استفاده از آزمون تنش-گسيختگي در دماي ℃ 650 و تنش MPa 750 انجام شد. در نهايت با انجام شكست¬نگاري، مكانيزم شكست قطعات IN718 ساخته شده به روش SLM در اثر آزمون خزش مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بررسي¬هاي ريزساختاري نشان داد ماهيت ساخت نمونه¬ها به روش SLM موجب تشكيل دانه¬هاي ستوني، بافت كريستالي (100) مكعبي قوي و ساختار دندريتي حاوي عناصر آلياژي جدايش يافته در حالت پس از ساخت مي¬شود. انجام عمليات آنيل انحلالي در دماي ℃ 980 به علت رخداد تبلور مجدد جزئي موجب حفظ دانه¬بندي ستوني در اين نمونه و تشكيل رسوبات δ در داخل دانه¬ها و در طول مرزدانه¬ها شد. خواص خزشي اين نمونه نيز به علت تسريع فرايند جوانه¬زني و رشد ترك در مرزدانه¬ها در ميان نمونه¬هاي عمليات¬حرارتي شده كمترين ميزان بود (32 ساعت). با افزايش دماي عمليات آنيل انحلالي به ℃ 1060 دانه¬هاي هم¬محور در ميان دانه¬هاي ستوني تشكيل شد و رسوبات δ تا حدود زيادي از ريزساختار حذف شدند و رسوبات نانومتري γ كه نقش اصلي در استحكام بخشي IN 718 دارند، با اندازه بزرگتر و توزيع يكنواخت¬تري در اين نمونه تشكيل شدند. در نتيجه عمر تنش-گسيختگي به طور چشم¬گيري افزايش يافت و به 87 ساعت رسيد. توزيع غيريكنواخت تنش¬هاي پسماند در ريزساختار موجب رشد غيرهمگن دانه¬ها پس از انجام عمليات آنيل انحلالي در دماي ℃ 1130 شد. توزيع غيريكنواخت دانه¬ها و تشكيل نواحي كوچكي با دانه¬هاي ظريف در كنار دانه-هايي با اندازه بزرگ به عنوان هسته رخداد شكست تعيين شد. در واقع افزايش دماي آنيل انحلالي موجب انحلال فازهاي δ و لاوه در زمينه شد، اما خواص خزشي به دليل رشد غيرهمگن دانه¬ها بهبود نيافت. در نهايت خواص خزشي نمونه HT1130 نسبت به نمونه HT980 بهبود يافت اما از نمونه HT1060 كمتر شد. بررسي سطوح شكست نمونه¬هاي مختلف پس از آزمون تنش-گسيختگي وقوع شكست مرزدانه¬اي در هر سه نمونه را نشان داد.
چكيده انگليسي :
The aim of the present study is to evaluating effects of precipitation hardening heat treatment on microstructure and creep properties of IN 718 Superalloy fabricated by selective laser melting (SLM) technique. For this purpose microstructure of the SLMed cubes were characterized in as-built condition and after heat treatments and then creep properties of them were evaluated by stress-rupture test. SLMed specimens were subjected to different cycles of solution treatments at temperatures of 980℃ , 1060 ℃ and 1130 ℃ for 1 h and double aging treatment in 720 ℃ and 620 ℃ each for 8h. Microstructural investigation were done by optical microscope, scanning electron microscope, field emission scanning microscope equipped by electron back-scattered diffraction detector and transition electron microscope, while creep properties at perpendicular to the build direction were determined at 650 ℃ and 690 MPa. The microstructural results showed that the nature of fabricating sample by SLM process, leads to the formation of columnar grains along the build direction, strong cubic texture and dendrite structure with alloy element segregation in as-built specimen. Solution treatment in 980 ℃ did not provide enough activation energy for the complete recrystallization and thus the columnar structure could still be seen in microstructure of the HT 980 as well as as-built sample. In addition the δ phase were precipitated in grain and grain boundary in this specimen. Creep properties were also reduced because of the acceleration of nucleation and crack growth due to the formation of these precipitates in the grain boundary. However, with increasing the solution temperature to 1060℃, the equiaxed grains were formed among the columnar grains, δ precipitates were largely removed from microstructure and nano-scale γ, which play a major role in Inconel 718 strength, were formed larger and distribute more uniformly in this sample. As a result, the creep properties increased significantly. The non-uniform distribution of residual stresses in the as-built microstructure caused heterogeneous grain growth after heat treatment at 1130℃. Uneven distribution of grains and formation of small regions of equiaxed grains along with large grains may act as nuclei of failure. In fact, the δ and laves phases were dissolved in the matrix by the solution treatment at higher temperatures; However, creep properties were not greatly improved because of the inhomogeneous grain growth.
استاد راهنما :
احمد كرمانپور، احسان فروزمهر
استاد مشاور :
احمد رضائيان
استاد داور :
مسعود عطاپور، محسن بدرسماي