بررسی اثر سرعت سردشدن در فرایند انجماد جهت دار بر ساختار و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ پایه نیکل gtd-111

پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی مواد

دانشجو : علیرضا حیدری

استاد راهنما : احمد کرمانپور

سال انتشار:1391

کلمات کلیدی : انجماد جهت دار-

چکیده

فرایند انجماد جهت دار سوپرآلیاژها یکی از فناوری های پیشرفته جهت ارتقاء خواص مکانیکی دمای بالای قطعات داغ مورد استفاده در توربین های گازی است. در این تحقیق اثر سرعت سرد شدن در فرایند انجماد جهت دار بر ساختار و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ پایه نیکل gtd-111 مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا نمونه های میله ای شکل به قطر 12 و ارتفاع 200 میلیمتر از شمش پلی کریستال آلیاژ تهیه شد. فرایند انجماد جهت دار بریجمن تحت خلأ با استفاده از قالب های سرامیکی و مبرد مسی آبگرد روی نمونه ها اعمال گردید. برای بررسی اثر سرعت سرد شدن، فرایند در سرعت های کشش قالب مختلف شامل 1، 3، 6 و 9 میلیمتر بر دقیقه انجام شد. برای تعیین دماهای تغییر حالت آلیاژ از آزمون dsc استفاده شد. عملیات حرارتی آنیل انحلال و پیرسازی تحت خلأ روی نمونه های ریختگی اعمال گردید. کلیه نمونه ها در راستای طولی و عرضی برش خورده و ساختارهای ماکروسکوپی و میکروسکوپی آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. تخلخل میکروسکوپی و ساختارهای دانه بندی، دندریتی و میکروسکوپی نمونه ها توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی مجهز به eds بررسی گردید. برای بررسی خواص مکانیکی، سختی، خواص کششی دمای محیط و خواص خزشی نمونه های جهت دار اندازه گیری شد. نتایج بدست آمده، ساختار دانه بندی ستونی نسبتاً مشابهی را در کلیه سرعت های سرد شدن نشان داد. با دور شدن از سطح مبرد، تعداد دانه ها کاهش یافت. افزایش سرعت سرد شدن، کاهش فواصل بین بازوهای اولیه و ثانویه دندریتی را نشان داد. همچنین با افزایش سرعت سرد شدن، درصد ریزتخلخل در نمونه های ریختگی بیشتر شد و اندازه کاربیدها و میزان یوتکتیک گاما- گاماپرایم در ساختار کاهش یافت. نتایج آزمون کشش در دمای محیط نشان داد که نمونه های جهت دار از استحکام تسلیم و استحکام کششی نهائی بیشتری نسبت به نمونه های پلی کریستال برخوردار بوده و انعطاف پذیری آن ها قدری کمتر از نمونه های پلی کریستال است. آزمون تنش- گسیختگی دمای بالا- تنش پایین نشان داد که نمونه های جهت دار از عمر گسیختگی خیلی بالاتری نسبت به نمونه های پلی کریستال برخوردارند و افزایش سرعت سرد شدن نیز خواص آن ها را ارتقا می بخشد.

منابع مشابه

سوپرآلیاژهای پایه نیکل به دلیل پایداری و استحکام مناسب در دمای بالا، در ساخت بخش های داغ توربین های گازی کاربرد دارند. از جمله سوپرآلیاژهای پایه نیکل، آلیاژ gtd-111 است که در ساخت پره های ردیف اول توربین های گازی نیروگاهی کاربرد دارد. ریزساختار و استحکام این آلیاژ به نحوه انجماد و عملیات حرارتی رسوب سختی آن بستگی دارد. در این پژوهش، ابتدا سوپرآلیاژهای پایه نیکل gtd-111 جهت¬دار به روش بریجمن و د...

سوپرآلیاژ پایه نیکل gtd-111 به علت خواص دما بالا و خصوصاً مقاومت به اکسیداسیون مناسب، در اولین ردیف تیغه توربینهای پرقدرت گازی استفاده می شود. تکنولوژی hip (hot isostatic pressing) به عنوان روشی برای جوانسازی ریزساختار پیر شده سوپرآلیاژها استفاده می شود. در این تحقیق سوپرآلیاژ ریخته گری شده gtd-111 در سه فرایند hip مختلف در دماهای °1050c، °c1150 ، °c1250 به مدت 4 ساعت در فشار ثابت 120mpa، hip شد...

در پروژه حاضر به بررسی تأثیر متغیرهای هندسی قالب سرامیکی بر ریزساختار و ساختار دانه ای حاصل از فرایند انجماد جهت دار سوپرآلیاژ پایه نیکل gtd-111 پرداخته شده است. بدین منظور دو طرح قالب سرامیکی پله دار مختلف شامل طرح های استوانه ای و مکعبی با تغییر سطح مقطع در دو ناحیه طراحی و ساخته شد. ابعاد انتخاب شده برای نمونه ها بر مبنای تغییرات نسبت مدول بخش های مختلف پره توربین ge-f5-b1 از قبیل ریشه، سکو،...

تخمین خواص مکانیکی آلیاژهای مختلف یک راه اولیه و مناسب برای طراحی آلیاژهای با خواص مطلوب مورد نظر است. یکی از راه‏های تخمین این خواص روش تحلیل عامل کوینچ (QFA) است. این روش برای پیش‏بینی خواص مکانیکی آلیاژهایی که با عملیات حرارتی رسوب-سختی استحکام می‏یابند استفاده می‏شود. با این وجود تاکنون از این روش در تخمین خواص مکانیکی سوپرآلیاژها استفاده نشده است. در این تحقیق، میزان کارایی این روش در پیش‏...

به منظور بررسی رفتار تغییرشکل گرم سوپرآلیاژ ریخته­گری GTD 111 آزمایش­های فشار گرم در محدوده دمایی     °C 1100- 950 و سرعت کرنش های 1-s 1- 001/0 انجام شدند. تمامی منحنی­های سیلان افزایش نسبتاً خطی تنش تا یک نقطه پیک و سپس نزول آن تا کرنش 5/0 را نشان دادند و منطقه تغییرشکل حالت پایدار با تنش ثابت مشاهده نشد. این روند به مهار نابجایی­ها توسط ساختار دندریتی و تکثیر آن­ها در نقطه پیک تنش نسبت داده شد...

× خانه ژورنال ها ثبت نام ورود