اثر عملیات انحلالی بر خصوصیات ریزساختاری ‏رسوبات ‏گاماپرایم در سوپرآلیاژ ‏IN738LC‏ ‏قبل و بعد از پیرسازی

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژیT دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

3 استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج

10.22034/frj.2018.117722.1022

چکیده

سوپرآلیاژهای پایه نیکل به جهت داشتن خواص منحصر به فردشان در ساخت اجزاء مختلف توربین‌های گازی زمینی و هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در تحقیق حاضر سوپرآلیاژ IN738LC در بازه دمایی °C1090 تا °C1200 و در زمان‌های 30 تا 120 دقیقه محلول‌سازی شد. نمونه‌ها پس از محلول‌سازی در دمای °C850  به مدت 24 ساعت پیرسازی شدند. قبل و بعد از پیرسازی میکروساختار نمونه‌ها توسط میکروسکوپ‌های نوری (OM)، الکترونی روبشی (SEM) و الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش دما و زمان عملیات حرارتی انحلال، درصد حجمی و اندازه رسوبات گاما پرایم را کاهش می‌دهد، در حالی که درصد حجمی رسوبات گاما پرایم پس از پیرسازی افزایش و اندازه آنها کاهش می‌یابد. بررسی‌های ریزسختی‌سنجی نیز نشان دادند که سختی سوپرآلیاژ شدیدا تحت تاثیر مشخصات رسوبات می‌یاشد. با افزایش زمان محلول‌سازی و کاهش درصد حجمی رسوبات گاما پرایم، سختی کاهش و پس از پیرسازی افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Solution Treatment on the Microstructure of γ' Precipitates in the ‎IN738LC Superalloy Before and After Aging

نویسندگان [English]

  • Yazdan Shajari 1
  • Seyed Hosein Razavi 2
  • Zahra Sadat Seyedraoufi 3
1 M.Sc., Department of Materials Engineering, Islamic Azad University Karaj Branch
2 Associate Professor, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Materials Engineering Department of Islamic Azad University Karaj Branch
چکیده [English]

Nickel base superalloys are used for their unique properties in the construction of various components of ground and air gas turbines. In the present study, the IN738LC superalloy was solubilized at a temperature of 1090 ° C to 1200 ° C and at a time of 30 to 120 minutes. The samples were aged for 24 hours after solution heat treatment at 800 °C. Before and after aging, samples were examined by optical microscopes (OM), scanning electron microscopy (SEM) and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The results showed that increasing the temperature and time of solution heat treatment reduces the volume percentage and the size of the g¢ precipitates, while the volume percentage and size of the g¢ precipitates are increased and decreased, respectively, after aging. Micro hardness tests showed that hardness of the superalloy was strongly influenced by the characteristics of sediments. By increasing the solubility time and reducing the volume percentage of g¢ precipitates, the hardness decreased and increased after aging.

کلیدواژه‌ها [English]

  • IN738LC superalloy
  • Solution heat treatment
  • Gamma prime precipitates
  • aging

[1] Razavi S.H., Mirdamadi Sh., Szpunar J., Arabi H., Improvement of age hardening process of a nickel-base superalloy, IN-738LC, by induction aging, Materials Science, 2002, 37, 1461-1471.

[2] شجری ی.، رضوی، س.ح.، بررسی تغییرات مورفولوژیکی به وجود آمده در رسوبات g' در اثر فرآیند خزش در سوپرآلیاژ IN738LC به وسیله آزمون غیرمخرب، چهارمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی مواد و متالورژی، آبان ماه 1394.

[3] Van Sluytma J.S., Pollock T.M., Optimal precipitate shapes in nickel-base g–g¢ alloys, Acta Materialia, 2012, 60, 1771-1783.

[4] Jackman L.A., Forming, fabrication and heat treatment of superalloys, in Superalloys Source Book, ASM, 1984, 217 – 233.

[5] El-Bagoury N., Waly M., Nofal A., Effect of various heat treatment conditions on microstructure of cast polycrystalline IN738LC alloy, Materials Science and Engineering: A, 2008, 487, 152–161.

[6]  قائمی ب.، عبداله‌زاده ا.، جعفریان ح.ر.، اثر سرعت سرد کردن بر اندازه، توزیع و مورفولوژی رسوبات g¢ در یک سوپر آلیاژ پایه نیکل، اولین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن ریخته‌گری ایران، 1386.

[7] Sajadi. S.A., Elahifar H.R., Farhangi H., Effects of cooling rate on the microstructure and mechanical properties of the Ni-base superalloy UDIMET 500,  Alloys and Compounds, 2008, 455, 215–220.

[8] Smallman R.E., Ngan A.H.W., Physical Metallurgy and Advanced Material, Butterworth-Heinemann, 2011, 90-93.

[9] Sarosia P.M., Viswanathana G.B., Whitis D., Millsa M.J., Imaging and characterization of fine g¢ precipitates in a commercial nickel-base superalloy, Ultramicroscopy, 2005, 103, 83-93.

[10] ساری‌صراف ا.، زارعی ح.، رضوی س.‌ح.، میردامادی ش.ا.، بررسی ریزساختاری پارامترهای مؤثر بر انحلال فاز΄γ در سوپرآلیاژ IN738LC، دومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی ایران و جامعه ریخته‌گران ایران، آبان ماه 1387.

[11] Hosseini S.S., Nategh S., Ekrami A.A., Microstructural evolution damaged IN738LC during various steps of rejuvenation heat treatment, Alloy and Compounds, 2012, 512, 340-350.

[12] E92-16, Standard Test Methods for Vickers Hardness and Knoop Hardness of Metallic Materials, ASTM, Feb 2016.

[13] Salehi R., Samadi A., Savadkoohi M. Kh., Influence of etchants on quontitavie / qualitative evaluation of g¢ precipitates in a nickel-base superalloy, Technical Article Metallography, Microstructure and Analysis, 2012, 1, 290-296.

[14] Yang J., Zheng Q., Ji M., Sun X., Hu Z., Effect of  different C contents on the microstructure, tensile properties and stress rupture properties of IN972 alloy, Material Science and Engineering A, 2011, 528, 1534-1539.

[15] Balikci. E., Raman A., Mirshams R. A., Influence of Various Heat Treatments on the Microstructure of Polycrystalline IN738LC, Metallurgical and Materials Transaction A, 2002, 28A, 1993-1997.

[16] شجری، ی.، بررسی اثر شرایط انحلال بر ریزساختار نهایی حاصل از پیرسازی سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738LC، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، 1395.

[17] Mitchell R.J., Preuss M., Tin S., Hardy M.C., The influence of cooling rate from temperatures above the g¢ solvus on morphology, mismatch and hardness in advanced polycrystalline nickel-base superalloys, Materials Science and Engineering A, 2008, 473, 158–165.

[18] Razavi S.H., Mirdamadi Sh., Arabi H., Szpunar J., An improved method for agehardening of a superalloy, U.S. Provisional patent, 2001, No. 60/309.

[19] Wangyaol P., Krongtong V., Tuengsook P., Hormkrajai W., Panich N., The relationship between reheat-treatment and hardness behaviour of cast nickel superalloy, GTD-111, Materials and Minerals, 2006, 16, 55-62.

[20] Yun H. S., Park J.S., An S.U., Kim J.M., Effect of heat treatment on the microstructural characteristics of IN738 turbine blade, Materials Science Forum, 2011, 695, 405-408.

[21] Porter D.A., Phase Transformation in Metals and Alloy, Chapman & Hall, 1992, 136-160.

[22] رحیمی ا.، میردامادی، ش.ا.، رضوی س.ح.، عباسی س.م.، جعفری ا.، بررسی تاثیر محیط سردایش پس از عملیات انحلال کامل و تاثیر عملیات پیرسازی بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ پایه نیکل IN100، ریخته‌گری، 1392، 103، 1-11.