19556

16903

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1403

دوازده، 121ص. :مصور، جدول، نمودار

1403/05/13

كتابنامه

مهندسي مواد و متالورژي

مهندسي مواد

1403/05/22

23048717

سوپرآلياژ پايه نيكل IN738LC به واسطه خواص مكانيكي مناسب و مقاومت در برابر اكسيداسيون و خوردگي مطلوب در دماي بالا در صنايع توربين¬هاي گازي نيروگاه هاي توليد برق و راكتورهاي هسته اي كاربرد دارند. IN738LC يك سوپرآلياژ رسوب سخت شونده با فاز استحكام بخش ´γ مي باشد كه به دليل بالا بودن نسبي درصد حجمي رسوبات ´γ از جوش پذيري كمي برخوردار مي باشد. بر اين اساس ساخت افزودني اين آلياژ به روش ذوب بستر پودر با ليزر (LPBF) با چالش هاي متعددي از جمله تشكيل ترك هاي انجمادي روبه رو است. هدف از پژوهش حاضر بررسي تأثير عمليات پس پردازش پرسكاري ايزواستاتيك داغ (HIP) بر عيوب، ريزساختار و خواص مكانيكي سوپرآلياژ پايه نيكل IN738LC ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر مي‌باشد. بدين منظور نمونه‌هاي مكعبي ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر تحت عمليات پس پردازش HIP با متغيرهاي مختلفي از دما و زمان قرار داده شد. بررسي‌هاي ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ هاي نوري، الكتروني روبشي و الكتروني عبوري انجام شد. خواص مكانيكي نمونه‌ها با استفاده از آزمون سختي سنجي ويكرز و آزمون پانچ كوچك در دماي 650 درجه ‌سانتيگراد اندازه‌گيري شد. نتايج بررسي‌هاي ميكروسكوپي نشان داد اعمال عمليات پرسكاري ايزواستاتيك داغ باعث از بين رفتن عيوب حاصل از ساخت، حذف جزئي دانه‌هاي ستوني و تشكيل دانه‌هاي تبلور مجدديافته شده است. چگالي نسبي نمونه‌ها از 56/99 در حالت ساخته شده به 98/99 در حالت عمليات پرسكاري ايزواستاتيك داغ شده افزايش يافت. بيشترين ميزان تبلور مجدد جزئي در ساختار پس از انجام عمليات پرسكاري ايزواستاتيك داغ در دماي 1200 درجه سانتيگراد و مدت زمان 4 ساعت تحت فشار 103 مگاپاسكال بدست آمد. نتايج آزمون مكانيكي نشان داد كه بيشترين ميزان سختي و نيروي پانچ كوچك بدست آمده مربوط به نمونه HIP شده در دماي 1200 درجه سانتيگراد و مدت زمان 4 ساعت تحت فشار 103 مگاپاسكال به همراه عمليات حرارتي استاندارد مي‌باشد.

Nickel-based superalloy IN738LC is used in gas turbines, power plants, and nuclear reactors due to its suitable mechanical properties and resistance to oxidation and corrosion at high temperatures. IN738LC is a precipitation hardening superalloy with γ´ The strengthening phase has low weldability due to the relatively high-volume percentage of γ´ deposits. Based on this, the additive manufacturing of this super alloy by the laser powder bed fusion (LPBF) method faces several challenges, including the formation of solidification cracks. This research aims to investigate the effect of hot isostatic pressing (HIP) post-processing on defects, microstructure, and mechanical properties of IN738LC nickel base superalloy manufactured by the LPBF method. For this purpose, the cubic samples manufactured by the LPBF method were subjected to HIP post-processing with different temperature and time variables. Microstructural investigations were carried out using optical, scanning electron, and transmission electron microscopes. The mechanical properties of the samples were measured using the Vickers hardness test and the small punch test at a temperature of 650°C. The microscopic studies showed that the application of HIP treatment has caused the elimination of manufacturing defects, the partial removal of columnar grains, and the formation of recrystallized grains. The relative density of the samples increased from 99.56% in the as-built state to 99.98% in the HIP treatment state. The maximum amount of partial recrystallization in the structure was obtained after HIP operation at 1200°C and 4 hours under 103 MPa pressure. The mechanical test results showed that the maximum Hardness and the small punch force obtained correspond to the HIP1200°C-4h+SHT sample.

احمد كرمانپور , احمد رضائيان

محمدحسين عنايتي , عباس بهرامي