شماره مدرك :
18861
شماره راهنما :
16361
پديد آورنده :
سعيدي راد، سعيد
عنوان :

ارزيابي تأثير متغيرهاي عمليات حرارتي بر ريزساختار و خواص مكانيكي دما محيط و دما بالا سوپرآلياژ پايه نيكل IN738LC ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1402
صفحه شمار :
چهارده، 126ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ذوب بستر پودر با ليزر , سوپرآلياژ IN738LC , عمليات حرارتي , بافت كريستالوگرافي , خواص مكانيكي دما بالا , آزمون پانچ كوچك
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/07/22
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
دانشكده :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/07/23
كد ايرانداك :
2971064
چكيده فارسي :
در دهه اخير به‌واسطه نياز صنايع و توانمندي‌هاي ساخت افزودني، توجه ويژه‌اي به توليد قطعات مختلف از جنس سوپرآلياژها با روش ذوب بستر پودر با ليزر شده است. از جمله اين موارد توليد پره‌هاي توربين از جنس سوپرآلياژ IN738LC است. يكي از موارد اثرگذار بر خواص اين سوپر آلياژ فرآيند عمليات حرارتي است و به همين جهت، هدف از پژوهش حاضر ارزيابي تاثير متغيرهاي عمليات حرارتي بر ريزساختار و خواص مكانيكي دما محيط و دما بالا سوپرآلياژ IN738LC ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر مي‌باشد. دو گروه عمليات حرارتي براي بررسي اثر دما و زمان آنيل انحلالي و عمليات اوليه قبل از آنيل انحلالي بر رسوبات، بافت كريستالوگرافي و تبلور مجدد طراحي و انجام شد. در همين راستا نمونه‌هاي مكعبي به وسيله فرآيند ذوب بستر پودر با ليزر ساخته شد و بررسي‌هاي ريزساختاري و مكانيكي پس از عمليات حرارتي و همچنين در حالت پس از ساخت انجام گرفت. بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد كه در حالت پس از ساخت به دليل ماهيت فرآيند ذوب بستر پودر با ليزر، دانه‌هاي ستوني و كشيده شده در راستاي ساخت و يك ساختار دندريتي ايجاد مي‌شوند. همچنين يك بافت كريستالوگرافي مكعبي غالب در نمونه مشاهده گرديد. با انجام فرآيند آنيل انحلالي مشاهده شد كه با افزايش دماي آنيل، رشد دانه‌ها به خصوص در راستاي ساخت تشديد شده به طوريكه بيشترين نسبت طول به عرض دانه‌ها پس از آنيل در دماي 1220 درجه سانتيگراد و زمان 2 ساعت با مقدار 3/3 مشاهده شد. با افزايش زمان آنيل به 5 و 10 ساعت در دماي 1220 درجه سانتيگراد، نسبت طول به عرض دانه‌ها به واسطه تبلور مجدد كاهش يافت و به 7/1 رسيد. مطالعات اثر دماي آنيل بر رسوبات نيز نشان داد كه به طور كلي با افزايش دماي آنيل اندازه رسوبات گاماپرايم كاهش يافته و كاربيدهاي MC درشت مي‌شوند. افزايش زمان آنيل نيز اثري مشابه با افزايش دماي آنيل بر كاربيدهاي MC داشت. با انجام فرآيند پيرسازي افزايش سايز رسوبات استحكام‌بخش گاماپرايم و تغيير مورفولوژي آنها مشاهده شد. بررسي خواص مكانيكي به كمك سختي‌سنجي نشان داد كه به طور كلي با كاهش اندازه رسوبات گاماپرايم سختي افزايش پيدا مي‌كند و به همين جهت نمونه آنيل شده در دماي 1220 درجه سانتيگراد و زمان 2 ساعت بيشترين سختي را با مقدار 496 ويكرز از خود نشان داد. بررسي استحكام نمونه‌ها توسط آزمون پانچ كوچك در دماي محيط نتايجي مشابه با سختي‌سنجي داشت با اين تفاوت كه در اين آزمون اندازه دانه به نسبت سختي‌سنجي از اهميت بيشتري برخوردار است و دو نمونه آنيل شده در 1180 و 1220 درجه سانتيگراد و زمان 2 ساعت بيشترين استحكام را با حدود 1830 نيوتون داشتند. در آزمون پانچ كوچك در دما بالا، روندي خلاف روند دماي محيط مشاهده گرديد به طوريكه نمونه آنيل شده در دماي 1120 درجه سانتيگراد به واسطه اندازه بيشتر رسوبات گاماپرايم بيشترين استحكام را در دماي 650 درجه سانتيگراد با مقدار 2500 نيوتون از خود نشان داد. با بررسي سطوح شكست نيز مشخص شد كه شكست در دماي محيط تمامي نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده و نمونه پس از ساخت نرم بوده است در حالي كه در دماي بالا، نمونه پس از ساخت به صورت ترد بين دانه‌اي و نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده نرم شكسته‌اند.
چكيده انگليسي :
In the past decade, due to the needs of industries and the capabilities of additive manufacturing, special attention has been given to the production of various components made of superalloys, particularly the production of turbine blades made of IN738LC superalloy using laser powder bed fusion. The heat treatment process plays a key role in the properties of this superalloy. Therefore, the aim of this research is to eva‎luate the effect of heat treatment variables on the microstructure and mechanical properties at room and high temperatures of the IN738LC superalloy produced by laser powder bed fusion. Two sets of heat treatments were designed and conducted to investigate the effects of temperature and annealing time as well as pre-annealing treatment on precipitates, crystallographic texture, and recrystallization. For this purpose, cubic samples were made using the laser powder bed fusion process and microstructural and mechanical investigations were carried out after heat treatment and also in the as-built state. Microstructural investigations of as-built samples showed that due to the nature of the laser powder bed fusion process, columnar and elongated grains are formed in the building direction and a cellular structure is created. A dominant cubic crystallographic texture was also observed in the sample. By performing a solution annealing process, it was observed that with increasing annealing temperature, grain growth intensifies, especially in the building direction, so that the highest aspect ratio of the grains after annealing is observed at 1220 °C for 2 hours with the value of 3.3. With an increase in annealing time to 5 and 10 hours at 1220 °C, the aspect ratio of the grains decreases to 1.7 due to recrystallization. Studies on the effect of annealing temperature on precipitates also showed that in general, with increasing annealing temperature, the size of γ' precipitates decreases and MC carbides become coarser. Increasing the annealing time also had a similar effect on MC carbides as increasing the annealing temperature. By carrying out the aging process, an increase in the size of the strength-enhancing γ' precipitates and a change in their morphology was observed. Mechanical property investigations using hardness testing showed that generally, with a decrease in the size of γ' precipitates, hardness increases and for this reason, the sample annealed at 1220 °C for 2 hours showed the highest hardness of 496 Vickers. The strength of the samples examined by the small punch test at room temperature had similar results to hardness testing, with the difference that in this test, grain size is of greater importance compared to hardness testing, and the two samples annealed at 1180 and 1220 °C for 2 hours showed the highest strength of approximately 1830 N. In the high-temperature small punch test, the trend was opposite to the room temperature trend, so that the sample annealed at 1120 °C showed the highest strength of 2500 N at 650 °C due to the larger size of γ' precipitates. The examination of fracture surfaces also showed that the room temperature fracture of all heat-treated samples and the as-built sample was ductile, while at high temperature, the as-built sample fractured in a brittle intergranular manner and the heat-treated samples exhibited ductile fracture.
استاد راهنما :
احمد كرمانپور , احمد رضائيان
استاد داور :
عباس بهرامي , محمود منيرواقفي
لينک به اين مدرک :

بازگشت