پديد آورنده :
احمدي، عباس
عنوان :
ارزيابي اثر هافنيوم بر ريزساختار، تحولات فازي و خواص مكانيكي دماي محيط آلياژ بين‌فلزي Ti-48Al-2Cr-2Nb
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد فلزي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 84ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد كرمانپور
توصيفگر ها :
آلومينايد تيتانيوم , استحاله توده اي , ريزساختار پيچيده , فاز يوتكتيك , انعطاف پذيري , استحكام دماي محيط
استاد داور :
محمد علي گلعذار، احمد رضاييان
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/09/04
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/09/05
چكيده فارسي :
1 چكيده آلياژ 4822 Ti 48Al 2Cr 2Nb اعداد به درصد اتمي يكي از معروفترين آلياژهاي نسل دوم آلومينايد تيتانيوم است كه براي او لين بار در موتورهاي جت تجاري به كار گرفته شد اگرچه اين آلياژ از خواص مكانيكي قابل قبولي برخوردار است اما به علت استحكام و انعطافپذيري دماي محيط پايين كاربردهاي محدودي دارد يكي از راههاي بهبود خواص دماي محيط آلومينايدهاي تيتاينيوم استفاده از استحاله تودهاي و ايجاد ريزساختار پيچيده است با اين حال رخداد استحاله تودهاي در آلياژ مذكور نيازمند نرخ سرمايش بااليي است در پژوهش حاضر تأثير افزودن هافنيوم با درصدهاي اتمي 2 4 و 6 بر تحوالت ريزساختاري و خواص مكانيكي دماي محيط اين آلياژ مورد ارزيابي قرار گرفت نمونهها ابتدا به روش ذوب مجدد قوسي تحت خال آلياژسازي شد و سپس تحت عمليات پرسكاري ايزواستاتيك داغ قرار گرفت در ادامه نمونهها پس از همگنسازي در دماي 0041 درجه سانتيگراد براي مدت زمان يك ساعت در سه محيط كوره هوا و روغن سرد شدند در نهايت آزمون پانچ كوچك در دماي محيط بر روي نمونهها انجام شد ريزساختارهاي ريختگي نشان دادند كه برخالف محاسبات تعادلي حاصل از نرمافزار ترموكلك انجماد همه آلياژها با فاز آغاز شده و فازهاي يوتكتيكي 5 Al8Cr و 2 AlTi در آلياژ 4Hf و 3 Hf5Al و Al2Ti در آلياژ 6Hf تشكيل شدهاند بعد از عمليات پرسكاري ايزواستاتيك داغ در آلياژ 2284 ريزساختار دو فازي بهدست آمد و در ساير آلياژها اگرچه ساختار دندريتي همچنان باقي ماند اما فاز بيندندريتي به سمت انحالل پيشرفت و فاز Al3Hf ايجاد شد پس از همگنسازي و سرد كردن در كوره در آلياژهاي 2284 و 2Hf ريزساختار كامال اليهاي و در آلياژهاي 4Hf و 6Hf ريزساختار نزديك اليهاي ايجاد شد عالوه بر اين در آلياژهاي 2Hf و 4Hf فاز Al3Hf حذف شد و در عوض در آلياژ 2Hf و در داخل اليهها رسوبات تعادلي 2 Hf3Al تشكيل گرديد و در آلياژ 4Hf فاز يوتكتيكي 5 Al8Cr به همين رسوب تبديل شد همچنين در آلياژ 6Hf نهتنها Al3Hf حل نشد بلكه فاز يوتكتيكي 3 Hf5Al هم به Al3Hf تعادلي تغيير يافت ضمنا با افزايش درصد هافنيوم اندازه كلونيها و فواصل بيناليهاي كاهش يافت بعد از سرد كردن در هوا در آلياژهاي 2284 و 2Hf تركيبي از ساختارهاي ويدمن اشتاتن و پرشكل و در آلياژهاي 4Hf و 6Hf همچنان ساختار اليهاي مشاهده شد ريزساختارهاي بعد از سرد كردن در روغن نشان داد كه در هردو آلياژ 2284 و 2Hf فاز تودهاي تشكيل شده به گونهاي كه در آلياژ 2Hf كسر حجمي آن تقريبا 001 درصد بدست آمد با اين حال افزايش بيشتر هافنيوم تا 6 درصد اتمي به دليل داشتن اثر پايداركنندگي قوي براي فاز موجب كاهش كسر حجمي تودهاي شد به نحوي كه آلياژ 6Hf به طور كامل فاقد تودهاي بود نتايج آزمون مكانيكي نشان داد كه آلياژ 2Hf عالوه بر حفظ تقريبي انعطافپذيري بيشترين استحكام دماي محيط در حدود 8 باالتر از آلياژ پايه 2284 را دارا ميباشد اين رفتار به تشكيل رسوبات ريز 2 Hf3Al در داخل اليههاي ساختار نسبت داده شد با اين حال تشكيل فازهاي تعادلي ترد در آلياژهاي 4Hf و 6Hf منجر به افت شديد انعطافپذيري گرديد كلمات كليدي آلومينايد تيتانيوم استحاله تودهاي ريزساختار پيچيده فاز يوتكتيك انعطافپذيري استحكام دماي محيط
چكيده انگليسي :
Evaluation of the effect of Hafnium on microstructure phase evolutions and room temperature mechanical properties of the Ti 48Al 2Cr 2Nb intermetallic alloy Abbas Ahmadi abbas ahmadi@ma iut ac ir September 22 2019 Department of Materials Engineering Isfahan University of TechnologyDegree M Sc Language PersianSupervisorAhmad Kermanpur ahmad k@cc iut ac irAbstract The Ti 48Al 2Cr 2Nb at alloy is one of the most famous second generation Titanium Aluminidecompounds which has utilized in commercial jet engines for the first time Although this alloy has relativelyacceptable mechanical properties at high temperature its low strength and ductility at room temperature haslimited its applications One method to improve the room temperature mechanical properties of this alloy ismassive transformation to form a convoluted microstructure However occurrence of the massivetransformation needs a high cooling rate In the present work effect of Hafnium addition with 2 4 and 6 at on microstructural evolutions and room temperature mechanical properties was investigated The specimenswere first fabricated by vacuum arc remelting and then subjected to hot isostatic pressing Subsequently thesamples were cooled in furnace air or oil after homogenization at 1400 C for one hour Finally small punchtest was performed on the samples at room temperature In spite of equilibrium calculations of Thermo calc as cast microstructures showed that solidification of all of the alloys has started with phase and eutecticphases of Al8Cr5 AlTi2 in 4Hf alloy and Hf5Al3 Al2Ti in 6Hf alloy were formed Following the hot isostaticpressing duplex microstructure was obtained in 4822 alloy while in the other alloys although the dendriticstructure remained dissolution of the interdendritic phase was progressed and also eutectic Al3Hf phase wasformed After homogenization and furnace cooling a fully lamellar microstructure was formed in 4822 and2Hf alloys while a near lamellar microstructure in 4Hf and 6Hf alloys In addition the equilibrium Hf 3Al2phase in 2Hf and 4Hf alloys and the Al3Hf phase in 6Hf alloy was formed Furthermore with increasing Hfcontent the size of colonies and interlamellar spacing decreased After air cooling a combination ofWidmanstatten and feathery structures was established in 4822 and 2Hf alloys while a lamellar structure wasstill observed in 4822 and 2Hf alloys The oil quenched microstructures illustrated that the massive phase hasformed in both 4822 and 2Hf alloys so that its volume fraction was almost 100 in 2Hf alloy However further increase of Hf to 6 at reduced the volume fraction of massive due to strong effect of stabilizingthe phase such that the 6Hf alloy was completely free of the massive The results of mechanical testsdemonstrated that the 2Hf alloy has the highest strength at room temperature about 8 higher than the 4822base alloy with approximately no change in ductility This behavior was attributed to the formation of fineprecipitates Hf3Al2 inside the lamellar structure On the other hand the formation of brittle equilibrium phasesin 4Hf and 6Hf alloys caused severe loss of ductility Keywords Titanium aluminide Massive transformation Convoluted microstructure Roomtemperature mechanical properties
استاد راهنما :
احمد كرمانپور
استاد داور :
محمد علي گلعذار، احمد رضاييان
