پژوهش نامه ریخته گری
سال:1398 | دوره:3 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

از آنجا که مطالعه نفوذ عناصر آلیاژی در نیکل به طور کلی بر مبنای زوج های نفوذی است و حضور عناصر دیگر در سوپرآلیاژ بر نفوذ هر عنصری تاثیرگذار است، نیاز به روش محاسباتی است 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 کیلو ژول بر مول تعیین شد. نتیجه این محاسبات، برای بررسی واکنشهای رسوبگذاری، خزش دمای بالا و فرآیندهای ترمومکانیکی سوپرآلیاژها لازم است.

روش ساندویچ اکسید/فلز/اکسید یکی از روش های بررسی اکسیداسیون دینامیک مذاب به شمار می رود. برای تهیة نمونه های ساندویچ اکسید/فلز/اکسید حباب های هوا با فشار 8/0 اتمسفر به درون مذاب دمیده شدند و محل برخورد آنها مورد بررسی قرار گرفت. مشخصات فیلمهای اکسیدی، شامل مورفولوژی و ضخامت، تحت تاثیر مقادیر مختلف عنصر روی (سه، پنج و هفت درصد وزنی) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی ( SEM ) و طیف سنجی انرژی اشعة ایکس ( EDS ) بررسی شد. مورفولوژی فیلم های اکسیدی تشکیل شده در آلیاژها تفاوت چندانی نداشت اما با افزودن عنصر روی، ترکهای بیشتر و مناطق تمرکز روی فیلم اکسیدی یافت شدند. محدودة ضخامت فیلم اکسیدی برای آلیاژهای آلومینیم-روی از 95 نانومتر تا 1070 نانومتر تخمین زده شد. با افزودن عنصر روی به مذاب آلومینیم تا مقدار سه درصد، ضخامت فیلم اکسیدی افزایش یافته و با افزودن بیش از سه درصد، ضخامت فیلم نسبت به مقدار سه درصد وزنی کاهش یافت. کاهش ضخامت فیلم های اکسیدی در مقادیر بیش از سه درصد وزنی عنصر روی، احتمالا نشان دهندة افزایش مقاومت به اکسیداسیون در آلیاژهای آلومینیم-روی است.

در تحقیق حاضر، رفتار سایشی نمونه هایی از جنس چدن نشکن با ساختار اولیه پرلیتی که تحت دو سیکل عملیات حرارتی مختلف، سختی یکسان بدست آوردند، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. به این منظور، تعدادی از این نمونه ها پس از آستنیته شدن در دمای ° C 900به مدت 120 دقیقه، در دمای C° 290 در حمام نمک مذاب آستمپر شده و سپس در هوا سرد شدند. بقیه ی نمونه ها پس از آستنیته شدن با شرایط مشابه، به طور مستقیم در محیط روغن سریع سرد شده و سپس به مدت 75 دقیقه در دمای ° C 505 برگشت داده شدند. به منظور مقایسه رفتار سایشی نمونه های حاصل از دو سیکل یاد شده، از روش پین روی دیسک مطابق استاندارد ASTM-G99 استفاده شد. در این آزمایش نمونه ها به صورت دیسک تهیه شدند و تحت نیروهای 25 و 75 نیوتن و با سرعت لغزش ثابت 08/0 متر بر ثانیه و برای مسافت 1000 متر در شرایط خشک، توسط پین هایی از جنس فولاد 52100، ساییده شدند. در نتیجه ی بررسی های انجام شده روی سطوح سایش، کاهش وزن نمونه ها و ضرایب اصطکاک بدست آمده، مشاهده شد در نیروی کم (25 نیوتن)، نمونه ی سریع سرد شده و برگشت داده شده نسبت به نمونه ی آستمپر شده، از مقاومت سایشی بالاتری برخوردار است. در حالی که در نیروی زیاد (75 نیوتن)، نمونه ی آستمپر شده بر نمونه ی سریع سرد شده و برگشت داده شده برتری دارد.

خواص آلیاژهای هایپریوتکتیک Al-Si به اندازه و مورفولوژی سیلیسیم اولیه وابسته است. روش های گوناگونی برای اصلاح سازی ساختار سیلیسیم اولیه استفاده می شوند که از آن جمله می توان به فرایندهای نیمه جامد اشاره کرد. هم زدن مکانیکی یکی از انواع فرایندهای نیمه جامد است که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت. این فرایند در مدت زمان 10 دقیقه و سرعت 1600 دور بر دقیقه در پنج دمای مختلف هم زدن به صورت هم دما انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که افزایش دمای هم زدن موجب بهبود مورفولوژی و توزیع یکنواخت ذرات سیلیسیم اولیه می شود. شرایط مطلوب برای اصلاح ساختار و توزیع ذرات سیلیسیمدر دمای 660 درجه سانتی گراد، که بالاترین دمای هم زدن است، به دست آمد. با کاهش دمای هم زدن و افزایش کسر حجمی فاز جامد میزان آگلومره شدن ذرات سیلیسیم اولیه بیش تر می شود. این امر موجب درشت شدن بیش از اندازه ذرات سیلیسیم اولیه و توزیع غیریکنواخت آن شده است. با مقایسه نمونه های حاصل از فرایند نیمه جامد و نمونه ریختگی مشاهده شد که مقدار سختی و مقاومت به سایش به دمای هم زدن، مورفولوژی و توزیع ذرات سیلیسیم اولیه وابسته است. همچنین افزایش سختی از 54 به 76 برینل و کاهش نرخ سایش از 0015/0 به 0008/0 میلی متر مکعب بر متر با افزایش دمای هم زدن به دلیل بهبود مورفولوژی و توزیع یکنواخت ذرات سیلیسیم اولیه است.

در تحقیق حاضر، پره مستعمل توربین گازی پس از 80000 ساعت سرویس دهی مورد جوان سازی قرار گرفت. در این گزارش، اثر سرد کردن در نیتروژن مایع و عملیات سردکاری پس از دو مرحله انحلال کامل و ناقص مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که افزایش سرعت سرد کردن در انحلال کامل منجر به کاهش اندازه و درصد حجمی رسوبات γ ´ پس از پیرسازی می شود، درحالی که اثر سردکاری در این مرحله کمتر از سرعت سرد کردن بود. اثر سرعت سرد کردن بالا در انحلال ناقص، کاهش کسر حجمی رسوبات پس از پیرسازی در مقایسه با اثر مشابه در انحلال کامل بود. سردکاری در انحلال ناقص کسر حجمی رسوبات ثانویه را افزایش و اندازه آن ها را تا nm230 افزایش داد. نرخ سردکردن بالا از انحلال ناقص منجر به بیشینه سختی پس از پیرسازی و نرخ سرد کردن بالا از انحلال کامل منجر به کمینه سختی پس از پیرسازی شد.

در تحقیق حاضر، ریزساختار و خواص مکانیکی حاصل از انجماد جهت دار سوپرآلیاژ PWA 1483 در یک کوره بریجمن مطالعه شده است. به این منظور نمونههایی با قطر 13، 33 و 55 میلیمتر در سرعتهای بیرون کشی 5/1 تا 5/4 میلیمتر بر دقیقه تولید و فاصله بین بازوهای دندریتهای اولیه پس از متالوگرافی نمونه-های ریخته شده تعیین شد. مورفولوژی و اندازه اجزاء مختلف ریزساختاری با استفاده از مطالعات میکروسکوپی الکترونی بررسی شد. خواص مکانیکی هر یک از نمونههای ریخته شده پس از عملیات پیرسازی و با استفاده از آزمایش کشش گرم در دمای 850 درجه سانتیگراد ارزیابی شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت بیرون کشی و کاهش قطر نمونه فاصله بین دندریتها کاهش مییابد. ذرات گاما پرایم تشکیل شده در فضای بین دندریتی کوچکتر از رسوبهای تشکیل شده در هسته دندریت بودند. استحکام کششی گرم نمونههای تولید شده با کاهش قطر نمونه و افزایش سرعت بیرون کشی افزایش یافت. علاوه بر این، کاهش قطر موجب افزایش انعطاف پذیری گرم نمونههای تولیدی شد. با این وجود، با تغییر سرعت بیرون کشی، تغییر محسوسی در انعطاف پذیری مشاهده نشد.