شماره مدرك
21165
شماره راهنما
18143
پديد آورنده
داودي، اميرمحمد
عنوان
تأثير ضخامت لايه پودر در فرايند ذوب بستر پودر با ليزر بر ريزساختار و خواص مكانيكي سوپرآلياژ هستلوي ايكس
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
97ص
توصيفگر ها
سوپرآلياژ هستلويايكس , ذوب بستر پودر با ليزر , خواص كششي , ضخامتلايه , تنش گسيختگي
تاريخ ورود اطلاعات
1405/04/22
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
دانشكده
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/04/23
كد ايرانداك
23230548
چكيده فارسي
در اين پژوهش، تأثير ضخامت لايه پودر در فرايند ساخت افزايشي ذوب بستر پودر با ليزر (30، 60 و 90 ميكرومتر) بر ريزساختار و خواص كششي و تنش گسيختگي سوپرآلياژ پايهنيكل هستلويايكس بهصورت جامع مورد بررسي قرار گرفت. نتايج ريزساختاري نشان داد كه نمونههاي توليدشده با ضخامت لايه 30 ميكرومتر، به دليل دريافت انرژي ورودي بيشتر در هر لايه و سرعت سردشدن بالاتر، داراي حوضچههاي مذاب كوچكتر، سلولهاي دندريتي ريزتر، و دانههاي كوچكتري هستند. در ضخامت لايه 60 ميكرومتر حوضچههاي مذاب و اندازه دانهها در حد مياني قرار داشت، در حالي كه نمونههاي 90 ميكرومتر به دليل سردشدن كندتر، از ساختار درشتتر و حوضچههاي مذاب بزرگتر برخوردار بودند. اين نتايج بيانگر آن است كه تغيير ضخامت لايه پودر بهطور مستقيم بر رفتار انجماد، ريزساختار سلولي و هندسه حوضچه مذاب اثرگذار است. همچنين عمليات حرارتي آنيل انحلالي در دماي 1177 درجه سانتيگراد به مدت 75 دقيقه روي تمامي نمونهها انجام شد. نتايج آزمون كشش نشان داد كه نمونههاي افقي، استحكام تسليم و استحكام كششي نهايي بالاتري نسبت به نمونههاي عمودي دارند، هرچند ازدياد طول آنها كمتر است. از ميان ضخامتهاي بررسيشده، ضخامت لايه 60 ميكرومتر بهترين عملكرد كششي را ارائه داد كه اين رفتار به چگالي نسبي بالاتر و كاهش عيوب عدمذوب كامل نسبت داده ميشود. نتايج آزمون هاي تنشگسيختگي نشان داد كه هرچند عمر خزشي همه نمونه ها (181، 85 و 94 به ترتيب براي ضخامت هاي 30، 60 و 90 ميكرومتر) بالاتر از حد استاندارد آلياژ (24 ساعت) بود، ليكن نمونههاي با ضخامت لايه 30 ميكرومتر عمر گسيختگي به مراتب بيشتري نسبت به نمونههاي 60 و 90 ميكرومتر نشان دادند. هرچند افزايش ضخامت لايه موجب افزايش قابلتوجه سرعت ساخت در فرآيند ذوب بستر پودر با ليزر ميشود، با اين حال، نتايج اين پژوهش نشان داد كه اين افزايش سرعت ممكن است با افت كيفيت ريزساختاري و مكانيكي همراه باشد براساس نتايج، ضخامت لايه 60 ميكرومتر براي بهبود خواص كششي به دليل عيوب ساختاري كمتر و ضخامت لايه 30 ميكرومتر براي افزايش عمر تنش گسيختگي به دليل چگالي ترك كمتر، تحت بارگذاري طولانيمدت مناسبتر ارزيابي شد.
چكيده انگليسي
In this study, the effect of powder layer thickness in the laser powder bed fusion (LPBF) additive manufacturing process (30, 60, and 90 µm) on the microstructure, tensile properties, and stress-rupture behavior of the nickel-based superalloy Hastelloy X was comprehensively investigated. Microstructural results revealed that samples fabricated with a 30 µm layer thickness exhibited smaller melt pools, finer dendritic cells, and smaller grain sizes, attributable to higher energy input per layer and faster cooling rates. At a layer thickness of 60 µm, the melt pool dimensions and grain sizes were intermediate, whereas the 90 µm samples displayed coarser microstructures and larger melt pools due to slower cooling rates. These findings indicate that variations in powder layer thickness directly influence solidification behavior, cellular microstructure evolution, and melt pool geometry. Additionally, all samples were subjected to solution annealing heat treatment at 1177 °C for 75 minutes. Tensile test results showed that horizontally built specimens exhibited higher yield strength and ultimate tensile strength than vertically built specimens, although their elongation to failure was lower. Among the investigated layer thicknesses, the 60 µm layer thickness demonstrated the best overall tensile performance, which is attributed to higher relative density and a reduced number of lack-of-fusion defects. Stress-rupture test results indicated that although the creep rupture lives of all samples (181, 85, and 94 hours for layer thicknesses of 30, 60, and 90 µm, respectively) exceeded the standard requirement for the alloy (24 hours), the specimens fabricated with a 30 µm layer thickness exhibited significantly longer rupture life compared to those produced with 60 and 90 µm layer thicknesses. Although increasing the layer thickness substantially enhances the build rate in the LPBF process, the results of this study demonstrate that such an increase in productivity may be accompanied by degradation in microstructural quality and mechanical performance. Based on the findings, a layer thickness of 60 µm was identified as more suitable for improving tensile properties due to fewer structural defects, while a layer thickness of 30 µm was found to be more favorable for enhancing stress-rupture life under long-term loading conditions owing to a lower crack density.
استاد راهنما
احمد كرمانپور , محسن بدرسماي
استاد داور
بهزاد نيرومند , مسعود عطاپور