15556

13916

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1398

پانزده، 107 ص: مصور، جدول، نمودار

احمد كرمانپور، احمد رضاييان

محسن بدرسماي

بهزاد نيرومند، مسعود عطاپور

1399/03/11

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1399/03/11

2609683

چكيده هدف از تحقيق حاضر مطالعه تأثير ناهمسانگردي ريزساختاري بر خواص مكانيكي دماي محيط و دماي باالي سوپرآلياژ اينكونل 817 توليد شده به روش ساخت افزودني ذوب گزين شي ليزري ميبا شد بدين منظور نمونههاي مكعبي با فرايند ذوب گزين شي ليزري ساخته شد و بررسيهاي ريزساختاري و مكانيكي در حاالت پس از ساخت پس از عمليات حرارتي و پس از عمليات پرسكاري ايزواستاتيك داغ انجام شد عمليات حرارتي ر سوب سختي مطابق ا ستاندارد 2665 AMS و عمليات پر سكاري ايزوا ستاتيك داغ مطابق ا ستاندارد 5503 F روي نمونهها اعمال شددد مطالعات ريزسدداختاري با اسددتفاده از ميكروسددكوپ نوري ميكروسددكوپ الكتروني روبشددي ميكروسددكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني مجهز به آشكار ساز پراش الكترونهاي بازگشتي و آزمون پراش پرتو ايكس انجام شد خواص مكانيكي نمونهها در جهات مختلف با استفاده از آزمون پانچ كوچك در دماي محيط و دماي 056 درجه سانتيگراد اندازهگيري شد همچنين به منظور مقايسه ناهم سانگردي در حالت پس از ساخت نمونههاي آزمون ك شش به صورت افقي و عمودي به روش ذوب گزين شي ليزري ساخته شد و تحت آزمون كشش قرار گرفت نتايج بررسيهاي ريزساختاري نشان داد كه شرايط حاكم بر ساخت نمونهها به روش ذوب گزينشي ليزري موجب تشكيل دانههاي ستوني و ايجاد بافت كريستالوگرافي مكعبي قوي در حالت پس از ساخت و در نتيجه ناهمسانگردي مكانيكي شده است بررسيهاي خواص مكانيكي نشان داد بافت كريستالوگرافي تشكيل شده موجب شده تا نيروي بيشينه وجه جانبي 45 درصد بيشتر از وجه بااليي در دماي محيط با شد اين در حالي بود كه وجه بااليي حدود 6 در صد نيروي بي شتري را در دماي باال ن شان داد انجام عمليات حرارتي اسددتاندارد درجه ناهمسددانگردي بين وجه جانبي و بااليي را به 11 درصددد در دماي محيط و 4 درصددد در دماي باال كاهش داد كه علت آن به رخداد تبلور مجدد جزيي و تغييرات ريزساختاري نسبت داده شد انجام عمليات حرارتي كامل مطابق سيكل HIP HT موجب همگن شدن ساختار حذف كامل ساختار ستوني و از بين رفتن عيوب ساختاري ناشي از فرايند ذوب گزينشي ليزري شد و چگالي نسبي را از 05 99 در صد به 69 99 در صد افزايش داد برر سيهاي خواص مكانيكي انجام شده بر روي نمونههاي HIP HT ن شان داد كه عمليات حرارتي مذكور عالوه بر افزايش اسدددتحكام هر دو وجه در دماي محيط و دماي باال نسدددبت به حالت پس از سددداخت و عمليات حرارتي موجب كاهش ناهمسانگردي مكانيكي به 3 درصد در دماي محيط و 2 درصد در دماي باال نيز شده است مطالعه سطوح شكست نمونهها ن شان داد كه ناهم سانگردي ريز ساختاري موجب تفاوت در مكانيزم شك ست نمونهها شده ا ست به طوري كه سطح شك ست نمونه وجه جانبي در حالت پس از ساخت در دماي محيط به صورت نرم و نمونه وجه بااليي به صورت ترد درون دانهاي ميباشد اين در حالي است كه مكانيزم شك ست در دماي باال براي وجه بااليي ترد درون دانهاي و براي وجه جانبي ترد بين دانهاي بود پس از انجام عمليات حرارتي سطوح شك ست دماي محيط براي نمونه جانبي ترد درون دانهاي و براي نمونه بااليي نرم بوده و در دماي باال با مكانيزم ترد رخ داده ا ست بررسي سطوح شكست نمونهها پس از انجام عمليات HIP HT شكست نرم را در دماي محيط و دماي 056 درجه سانتيگراد براي هر دو وجه نشان داد كلمات كليدي ساخت افزودني ذوب گزينشي ليزري اينكونل 817 بافت كريستالوگرافي ناهمسانگردي مكانيكي

109Evaluating effect of microstructure anisotropy on the room and high temperature mechanical properties of selective laser melted IN718 superalloy Ali Rezaei ali rezaei@ma iut ac ir January 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Supervisors Ahmad Kermanpur and Ahmad RezaeianAbstractThe aim of the present work is to study the effect of microstructural anisotropy on the room and high temperature mechanical properties of IN718 superalloy fabricated by selective laser melting SLM technique Microstructural and mechanical anisotropy of the SLMed cubes were characterized in as built condition and after heat treatment and hot isostatic pressing HIP The heat treatment and HIPwere done according to AMS5662 and ASTM F3055 standards respectively Microstructuralinvestigations were done by optical microscopy scanning electron microscopy field emissionscanning electron microscopy equipped by electron backscattered diffraction detector and X raydiffraction methods while mechanical properties were determined in different directions at roomtemperature and 650 C using small punch testing method In addition tensile test specimens werebuilt vertically and horizontally to compare the anisotropy level of the as built samples with the smallpunch data The results showed that the nature of melting and solidification leads to the formation ofcolumnar grains along the building direction during the SLM process The latter resulted in strongcubic texture component and consequently mechanical anisotropy Mechanical tests revealed thatside view sample exhibits 54 greater maximum load at room temperature However top viewshowed 6 better mechanical properties at high temperature Also after standard heat treatment thedegree of anisotropy reduced to 11 at room temperature and 4 at 650 C Microstructuralobservations showed that the columnar grains and all kinds of defects eliminated after HIP treatmentfollowed by precipitation hardening It also increased the relative density of IN718 parts from99 50 to 99 96 Besides the degree of anisotropy decreased to 3 in room and 2 at hightemperatures Fractography of the punched samples showed a ductile surface for the side and brittlefor the top view at room temperature In contrast the high temperature fracture surfaces were viceversa The fracture surface of top view represented ductile fracture mode after heat treatments whilethe side view shows brittle surface The samples subjected to HIP followed by heat treatment showedductile fracture in all conditions Keywords Additive manufacturing Selective laser melting IN718 Crystallographic texture Mechanical anisotropy

احمد كرمانپور، احمد رضاييان

محسن بدرسماي

بهزاد نيرومند، مسعود عطاپور