16128

1660 دكتري

دكتري

مواد و متالورژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

هفت، 121 ص. : مصور، جدول، نمودار

احمد كرمانپور

عبدالمجيد اسلامي

فخرالدين اشرفي‌زاده، احمد رضاييان، سعيدرضا بخشي

1399/08/16

كتابنامه

مهندسي مواد و متالورژي

مهندسي مواد

1399/10/02

2634423

1 1 چكيده آلياژهاي بين فلزي Ti Al Ta گزينهاي مناسب براي استفاده در دماي باال هستند تحقيق حاضر به منظور بهبود خواص اين دسته از آلياژها بر كاهش اندازه ريزساختار به وسيله استفاده از استحاله تودهاي و همچنين افزودن نيتروژن تمركز دارد در اين پژوهش آلياژهاي نسل چهارم Ti 46Al 8Ta at حاوي مقادير مختلف نيتروژن 21 0 54 0 50 1 و 2 درصد اتمي با استفاده از كوره ذوب مجدد قوسي تحت خأل ساخته شد نمونههاي ريختگي تحت فرايند پرسكاري ايزواستاتيك داغ در دماي 1200 C فشار 103 MPa به مدت 4 ساعت و متعاقب آن تحت عمليات همگنسازي در دماي 1250 C به مدت 51 ساعت قرار گرفتند در ادامه نمونههاي همگن شده در دماي 1350 C به مدت 021 دقيقه آنيل شده و در محيطهاي مختلف كوره هوا روغن و آب سرد شدند در مرحله پاياني نمونههاي با ساختار تودهاي در دماي 1260 C به مدت 2 ساعت پيرسازي شدند در اين تحقيق بررسيهاي فازي از طريق پراش پرتو ايكس آناليز حرارتي افتراقي و نرمافزار ترموكلك انجام شد تغييرات ريزساختاري به وسيله ميكروسكوپ نوري ميكروسكوپ الكتروني روبشي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و ميكروسكوپ الكتروني عبوري مورد بررسي قرار گرفت خواص مكانيكي نمونهها توسط آزمونهاي سختيسنجي و پانچ كوچك و مقاومت اكسيداسيون داغ نمونهها در هوا در دماي 900 C به مدت 0001 ساعت ارزيابي شد نتايج نشان داد كه افزودن نيتروژن منجر به تغيير فاز اوليه حين انجماد از به كاهش فاز شبهپايدار 2 B و ريز شدن ساختار دندريتي ميشود اين در حالي است كه تأثير نيتروژن بر دماهاي T و TE مقادير فواصل بين اليهاي و همچنين درصد حجمي فازهاي و 2 غيريكنواخت ارزيابي شد بررسي ريزساختارهاي حاصل از سرد كردن از ناحيه تك فاز با سرعتهاي مختلف نشان داد كه نيتروژن از انجام استحاله تودهاي جلوگيري ميكند نتايج بررسي صورت گرفته روي مقاومت به اكسيداسيون داغ آلياژهاي پيرسازي شده با مقادير مختلف نيتروژن نشان داد كه با افزايش نيتروژن تا ميزان 54 0 درصد اتمي سينتيك اكسيداسيون داغ كند شده و مقاومت به اكسيداسيون افزايش مييابد در حالي كه با افزايش بيشتر نيتروژن مقاومت به اكسيداسيون داغ كاهش مييابد عالوه بر اين نشان داده شد كه ساختار درهمپيچيده 2 در حين عمليات اكسيداسيون داغ به مدت طوالني ناپايدار بوده و به ساختار تبديل ميشود بر اساس نتايج آزمونهاي مكانيكي در دماي محيط و دماي 850 C افزودن نيتروژن تا مقادير متوسط 0 45 1 05 at در نمونههاي با ساختارهاي همگن شده اليهاي و درهمپيچيده منجر به افزايش سختي و نيروي بيشينه و كاهش مقدار جابجايي در نقطه شكست شد در حالي كه با افزودن مقادير باالتر نيتروژن عليرغم افزايش سختي ريزدانگي بيشتر و افزايش رسوبگذاري ذرات Ti2AlN نيروي بيشينه افت نمود بررسي سطوح شكست نمونههاي آزمون پانچ كوچك نشان داد مكانيزم شكست نمونههاي پر نيتروژن جوانهزني ترك از محل نيتريدهاي مجتمع شده در ساختار ميباشد كه موجب تضعيف شديد خواص مكانيكي دماي محيط و دماي باال ميشود كلمات كليدي آلياژ Ti Al Ta استحاله تودهاي نيتروژن خواص مكانيكي مكانيزم شكست مقاومت به اكسيداسيون داغ

115 Development of grain refined N bearing Ti 46Al 8Ta at intermetallic alloys and evaluation of their mechanical properties and hot oxidation resistance Soroush Saeedipour s saeedipour@ma iut ac ir May 18 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan IranProf Ahmad Kermanpur ahmad k@cc iut ac irDr Abdoulmajid Eslami Dr Mahshid Kharaziha Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranAbstractThis study concentrates on the microstructure refinement high and low temperature mechanical properties andoxidation resistance of a Ti 46Al 8Ta xN x 0 2 at The achieved results showed that alloying with Ncauses dendrite refinement reduction of the retained metastable B2 phase and changing the primary phaseto the phase during solidification in the as cast microstructure Moreover the effect of N on interlamellarspacing amount of constituent phases and also T and TE was not uniform The hot oxidation resistance isincreased with an increase in N content up to 0 45 at whereas a further increase in N content decreases thehot oxidation resistance The results showed that the maximum small punch load at room temperature and 850 C enhanced at the expense of displacement at the onset of fracture and with increasing N content up to 0 45 1 05 at beyond which the maximum load was dropped despite increasing in hardness and also more Ti2AlNprecipitation and grain refinement While crack tip plastic deformation crack bridging ligaments and plasticityaround crack tips occurred in the fracture surface of the low N alloys a high amount of accumulated nitridesact as crack initiation sites and deteriorates mechanical properties of the high N alloy KeywordsTi Al Ta alloy Massive transformation Nitrogen Mechanical properties Fracture mechanism Hot oxidationresistanceIntroductionGamma based TiAl alloys are attractive materials for use in propulsion systems of aircraftand automotive engines due to the numerous excellent properties such as low density goodspecific strength high ignition resistance good structural stability and satisfactoryoxidation and creep resistance at elevated temperatures 1 3 A variety of microstructuresconsisting of nearly gamma duplex nearly lamellar and fully lamellar microstructures canbe found in TiAl based alloys 4 from which the duplex and fully lamellar microstructureswere widely investigated The duplex microstructure provides adequate ductility but poor

احمد كرمانپور

عبدالمجيد اسلامي

فخرالدين اشرفي‌زاده، احمد رضاييان، سعيدرضا بخشي