محاسبه ضرایب نفوذ عناصر در اثر عملیات همگن سازی سوپرآلیاژ اینکونل 718 ریختگی

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشکده فنی، دانشگاه تهران

2 عضو هیات علمی دانشگاه تهران

10.22034/frj.2019.198934.1098

چکیده

چکیده: از آنجا که مطالعه نفوذ عناصر آلیاژی در نیکل به طور کلی بر مبنای زوج های نفوذی می‌باشد و حضور عناصر دیگر در سوپرآلیاژ بر نفوذ هر عنصری تاثیرگذار هست، نیاز به روش محاسباتی می‌باشد که توسط آن بتوان ضرایب نفوذ را به شکل مستقیم در سوپرآلیاژ محاسبه کرد. در تحقیق حاضر، ریزساختار ریختگی سوپرآلیاژ اینکونل 718 بررسی شد و مشخص شد که این ریزساختار شامل دندریت های آستنبیت است که عناصر نیوبیم، مولیبدن، و تیتانیم را به مناطق بین دندریتی پس زده اند. همچنین ساختار یوتکتیک فاز لاوه/آستنیت و فازهای NbC و TiN در این مناطق شناسایی شدند. در ادامه، ریزجدایش عناصر نیوبیم، مولیبدن و تیتانیم در این سوپرآلیاژ و کاهش اثرات آن در حین عملیات حرارتی همگن‌سازی مورد بررسی قرار‌گرفت. بر اساس مفهوم شاخص جدایش باقی‌مانده، در طی عملیات همگن‌سازی، ضرایب نفوذ و انرژی فعال سازی برای نفوذ این عناصر در زمینه آستنیتی سوپرآلیاژ به دست آمد. انرژی فعال سازی برای نفوذ Nb،Mo و Ti به ترتیب 232، 286 و 256 کیلو‌‌ژول بر مول تعیین شد. نتیجه این محاسبات برای بررسی واکنش‌های رسوب‌گذاری، خزش دمای ‌بالا و فرآیندهای ترمومکانیکی سوپرآلیاژها لازم است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Calculating the elemental diffusivities during homogenization of as-cast Inconel 718 superalloy

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javad Sohrabi 1
  • Hamed Mirzadeh 2
1 School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran
2 University of Tehran
چکیده [English]

Since the diffusion of alloying elements in nickel has been studied based on the diffusion couples and the presence of other alloying elements can alter the diffusion of a given element, there is need for a method for direct calculation of the diffusivities form the superalloys. In the present work, the as-cast microstructure of Inconel 718 superalloy was studied, where this microstructure was composed of austenitic dendrites that rejected alloying elements such as Nb, Mo, and Ti to the interdendritic regions. Moreover, the Laves phase/austenite eutectic structure and NbC and TiC phases were characterized in the interdendritic regions. Subsequently, the microsegregation of Nb, Mo, and Ti in the as-cast ingot and its amendment during homogenization heat treatment was studied. Based on the concept of residual segregation index, during homogenization treatment, the diffusivities and the corresponding activation energies for diffusion of these elements in the austenitic matrix were obtained. The activation energy for the interdiffusion of Nb, Mo, and Ti was determined as 232, 286, and 256 kJ/mol, respectively. The outcome of these calculations is important for the precipitation reactions, high-temperature creep, and thermomechanical processing of superalloys.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Superalloys, Residual segregation index, Diffusivity
  • activation energy

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 25 شهریور 1398
  • تاریخ دریافت: 31 مرداد 1398
  • تاریخ بازنگری: 25 شهریور 1398
  • تاریخ پذیرش: 25 شهریور 1398