تاثیر نرخ سرمایش پس از عملیات انحلال بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ X-750

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران ‏

2 استاد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22034/frj.2020.203182.1101

چکیده

سوپرآلیاژ X-750 یک آلیاژ نیکل-کرم رسوب سخت شونده است که مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون و استحکامش را تا دمای °C 704 حفظ می‌کند. اگرچه با افزایش دما تا بالاتر از °C 704 بیشتر اثرات رسوب سختی از بین می‌رود اما قطعات عملیات حرارتی شده، استحکام مفیدی را تا دمای °C 982 دارا هستند. به همین دلیل اعمال عملیات حرارتی به منظور پایداری فازهای استحکام بخش در سوپرآلیاژ X-750  امری حائز اهمیت است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر نرخ سرمایش پس از عملیات انحلال بر ریزساختار و تغییرات ایجاد شده در مورفولوژی و اندازه ذرات رسوبی استحکام بخش به سوپرآلیاژ X-750 و همچنین ارتباط ریزساختار آن با سختی است. به این منظور، ضمن انجام عملیات حرارتی دو مرحله‌ای انحلال و پیرسازی جهت دست‌یابی به میزان و اندازه مطلوب ذرات رسوبی γ' ، شرایط و نرخ‌های متفاوت سرمایش پس از عملیات انحلال در نظر گرفته شد و آنالیزهای تصویری بر ریزساختارهای حاصل شده صورت گرفت. نتایج نشان داد که جوانه‌زنی ذرات رسوبی γ' ثانویه فارغ از نرخ سرمایش پس از عملیات انحلال اتفاق می‌افتد اما رشد آن‌ها وابسته به دمای عملیات پیرسازی بوده است. همچنین تشکیل γ' ثانویه به محیط سرمایش پس از عملیات انحلال وابسته است و با افزایش نرخ سرمایش، میزان ذرات رسوبی γ' ثانویه کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش نرخ سرمایش پس از عملیات انحلال، میانگین اندازه ذرات رسوبی γ' اولیه از 5/126 به 30 نانومتر کاهش یافت و درصد آنها از 59 % به 91/66 % افزایش یافت. بیش‌ترین سختی متعلق به سیکل عملیات حرارتی 2-AC که دارای بیش‌ترین میزان γ' ثانویه است، است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Zhang H.K., Yao Z., Judge C., Griffiths M., Microstructural evolution of CANDU spacer material Inconel X-750 under in situ ion irradiation, Journal of Nuclear Materials, 2013, 443, 49-58.
[2]  Zhang H.K., Yao Z., Morin G., Griffiths M., TEM characterization of in-reactor neutron irradiated CANDU spacer material Inconel X-750, Journal of Nuclear Materials, 2014, 451, 88-96.
[3]  Mishra B., Moore J., Inconel X-750: Selection of heat treatment for PWR applications, Scripta Metallurgica, 1987, 21, 1179-1184.
[4] Marsh C., Kaoumi D., Tensile behavior of Inconel X750 sheets: effect of heat treatment, Transactions of the American Nuclear Society, 2016, 115.
[5]  Ballinger R., Elliott C., Hwang I., Prybylowski J., The effect of thermal treatment on the fracture properties of alloy X-750 in aqueous environments, Electric Power Research Institute, 1993.
[6]  Floreen S., Microstructural and environmental effects during creep crack growth in a superalloy, Elastic-Plastic Fracture: Second Symposium, Volume I -Inelastic Crack Analysis, 1983.
[7]  Sabol G., Stickler R., Microstructure of Nickel‐Based Superalloys, Physica Status Solidi (b), 1969, 35, 11-52,
[8]  Raymond E., Effect of grain boundary denudary denudation of gamma prime on notch-rupture ductillity of Inconel nickel-chromium alloys X-750 and 718, American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineering, Materials Society Transactions, 1967, 239, 1415-1422.
[9]  Donachie M.J., Donachie S.J., Superalloys: a technical guide: ASM international, 2002.
[10] Miller M., Burk M. An APFIM/AEM characterization of alloy X750, Applied Surface Science, 1993, 67, 292-298.
[11] Mills W., The deformation and fracture characteristics of Inconel X-750 at room temperature and elevated temperatures, Metallurgical Transactions A, 1980, vol. 11, 1039-1047.
[12] Sinha A.K., Moore J.J., Study of precipitation and growth of γ′ and dislocation structure in Inconel X-750, Metallography, 1986, 19, 75-86.
[13] Frank R., Selection of Age-Hardenable Superalloys, Carpenter Technology, 2005.
[14] Kekkonen T., Hänninen H., The effect of heat treatment on the microstructure and corrosion resistance of Inconel X-750 alloy, Corrosion Science, 1985, vol. 25, 789-803.
[15] Blum F., Benson J., Stander C., The effect of cooling rate on the γ′ size in single crystal nickel-base superalloys, Journal of Materials Science Letters, 1994, 13, 1213-1214.
[16] Mishra B., Sinha A. K., Moore J. J., Effect of Single Aging on Microstructure and Impact Property of INCONEL X-750, Metallurgical Transaction: A, 1985, 16, 821-829.
[17] Mao J., Chang K.M., Yang W., Furrer D.U., Ray K., Vaze S. P., Cooling precipitation and strengthening study in powder metallurgy superalloy Rene88DT, Materials Science and Engineering: A, 2002, 332, 318-329.
[18] Arabi H., Rastegari S., Mirhosseini M., Sadeghi B., Effect of cooling rates from partial solution temperature and aging on γ′ precipitation in IN792 superalloy, Materials Science and Technology, 2013, 29, 1513-1517.
[19] Sajjadi S. A., Elahifar H., Farhangi H., Effects of cooling rate on the microstructure and mechanical properties of the Ni-base superalloy UDIMET 500, Journal of Alloys and Compounds, 2008, 455, 215-220.
[20] Porter D.A., Easterling K.E., Sherif M., Phase Transformations in Metals and Alloys, (Revised Reprint): CRC Press, 2009.