اثر نوع بوته در کوره VIM بر رسوبات 'γ و خواص تنش-گسیختگی سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene 80

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، پژوهشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران

2 کارشناس ارشد متالورژی، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت - دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر.‏

3 استاد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت - دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر.‏

10.22034/frj.2022.342625.1156

چکیده

 سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene80 یکی از پرکاربردترین آلیاژها در تولید پره‌ی توربین است که به دلیل حضور عناصر گسترده در ترکیب شیمیایی، به روش ریخته‌گری القایی تحت خلأ تولید می‌گردد. در این پژوهش تاثیر نوع بوته در آلیاژسازی سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene‌80 مورد بررسی قرار گرفته‌است. آلیاژسازی و ذوب مجدد در بوته‌های آلومینایی و زیرکونیایی انجام شد. پس از ذوب، آنالیز ترکیب شیمیایی، آنالیز گاز اکسیژن و نیتروژن انجام و ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. عمر تنش-گسیختگی در دمای 980 درجه سانتی‌گراد و تنش 191 مگاپاسکال نیز اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که نوع بوته بر اندازه‌ی رسوبات 'γ و مورفولوژی آن بی‌تأثیر است ولی کسر حجمی رسوبات 'γ پس از پیرسازی نهایی در شمش تولید شده در بوته زیرکونیایی نسبت به بوته آلومینایی به میزان 3 درصد افزایش داشته‌است که نشان‌دهنده‌ی پایداری بیشتر بوته‌ی آلومینیایی است. عمر گسیختگی آلیاژ ذوب شده در بوته‌ی زیرکونیایی نسبت به بوته‌ی آلومینایی بالاتر است که به مقدار زیادی ناشی از افزایش کسر حجمی رسوبات ‌'γ در ریزساختار آلیاژ است.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Pridgeon J.W., In superalloys source book, American Society for Metals, 1984, 201-217.
[2] Deker R.F., Strengthening mechanisms in nickel base superalloys, Symposium Steel Strengthening Mechanisms, 1970, 147-170.
[3] Donachie M.J. and Donachie S.J., Superalloys a technical guide, ASM International, Second Edition, 2002.
[4] Yang C., Xu Y. and Nie H., Effects of heat treatments on the microstructure and mechanical properties of rene80, Materials and Design, 2013, 43, 66-73.
[5] Shamblen C.E., Chang D.R. and Corrado J.A., Superalloy melting and cleanliness evaluation, General Electric Company, 1984, 509-520.
[6] Wang J., Wang L., Lia J., Chen C., Yang S., Li X., Effects of aluminum and titanium additions on the formation of nonmetallic inclusions in nickel-based superalloys, Journal of Alloys and Compound, 2022, 906, 164281.
[7] Gusching D., Inclusions in vacuum induction melted nickel base alloys, Department of Metallurgical Engineering, Ph.D. Thesis, University of Arizona, 1981.
[8] Kuang J.P., Harding R.A. and Campbell J., A study of refractories as crucible and mold materials for melting and casting γ-Ti Al alloys, Materials Science and Technology, 2000, 16, 1007-1016.
[9] www.zircoa.com, technical report, 2007.
[10] www. dayson.com, Technical report, 2009.
[11] Zou M.M., Soton J., Li B., Effect of melt overheating history on the microstructure of Ni base single crystal superalloy, Advanced Materials Research, 2011, 217,
692-696.
[12] Brown W.S., Gas phase embrittlement and time dependent cracking of nickel-based superalloys, Institute of Materials and Mining, 2006, 1, 59-79.
[13] Li J., Zhang H., Gao M., Li Q., Haichao L., Zhang H., Effect of vacuum level on the interfacial reactions between K417 superalloy and Y2O3 crucibles, Vacuum, 2020, 182, 109701.
[14] Safari and Nategh S., On the heat treatment of Rene‌80 nickel base superalloy, Journal of Materials Processing Technology, 2006, 176, 240-250.
[15] ASTM E407-99, Standard practice for microteaching metals and alloys, ASTM International.
[16] ASTM E21, Standard test methods for tension testing metallic materials, ASTM International.
[17] ASTM E963-95, Standard practice for electrolytic extraction of phases from Ni and Ni-Fe base superalloys using a hydrochloric-methanol electrolyte, ASTM International.
[18] Zhao S., Xie X. and smith G., Gamma prime coarsening and age-hardening behaviors in a new nickel base superalloy, Materials Letters, 2004, 11, 1784-1787.