بخشی از مقاله
چکیده
در اثر کاردر دماهای بالا و تحت تنش ریزساختار پره های توربین به طور پیوسته در حال تغییر است که این تغییرات شامل ضخیم شدن رسوبات و تغییر در مورفلوژی آنها و همچنین تشکیل کاربید ها به طور پیوسته در مرزدانه ها می شود . از آنجا که هزینه تعویض پره های توربین بسیار بالا می باشد، استفاده ازروشی جهت بالا بردن عمرکاری این قطعات باعث کاهش هزینه و بهبود کارایی می شود. عملیات حرارتی جوان سازی با بهبود در ریز ساختار می تواند در بالا بردن عمر کاری پره های توربین مفید باشد ، اولین و مهمترین مرحله در عملیات جوان سازی پیدا کردن دمای عملیات حل سازی برای هر آلیاژ و بررسی تاثیر آن بر ریز ساختار بوجود آمده است .
در این پژوهش جهت تعیین دمای حل سازی رسوبات عملیات حرارتی از دمای 1275 c با توجه به دمای solvusفاز تا دمای 1350 c در کوره تحت اتمسفر آرگون انجام شد.تاثیر این عملیات بر روی اندازه ذرات بوسیله نرم افزار MIP4 و بررسیهای ریز ساختاری توسط میکروسکوپ روبشی الکترونی انجام شد .
مقدمه
یکی از بهترین موادی که در دما های بالا تر از 800 c به خوبی استحکام خود را حفظ می کنند سوپرآلیاژهای پایه نیکل می باشند ، و به این دلیل از این آلیاژها به طور گسترده در کاربردهایی مانند صنایع هوایی توربینهای گازی هوایی و زمینی و توربینهای بخار استفاده می شود .[3-1]فازهای اصلی موجود در سوپرآلیاژهای پایه نیکل
رسوبات می باشند که به طور همگن در زمینه پخش شده است . فاز دارای ترکیب - Ni3 - Al, Ti - - و
ساختار کریستالی شبه FCC می باشد که به صورت کوهرنت با زمینه قرار گرفته است .
به مرور و با پیشرفت و توسعه سوپرآلیاژهای پایه نیکل و در جهت بالا بردن خواص مکانیکی از جمله خزش سوپرآلیاژهای ریختگی تک کریستال توسعه پیدا کردند . در سوپرآلیاژهای پایه نیکل تک کریستال به دلیل حذف مرزدانه ها و همچنین افزایش درصد حجمی رسوبات به 60 تا 70 درصد و حضور عناصر نسوز مانند - - Mo, Ta, Nb, W در این آلیاژها خواص مکانیکی بهبود قابل توجهی پیدا کرد ، یکی از سوپرآلیاژهای پایه نیکل ریختگی تک کریستال که در موتورهای هوایی به طور وسیع استفاده می شود سوپرآلیاژ ZHS32 میباشد که به دلیل وجود درصد بالایی از عناصر نسوز مانند تنگستن ،مولیبدن و تانتالیوم دمای solvus فاز افزایش پیدا کرده و در نتیجه استحکام این آلیاژها نیز در دمای بالا افزایش پیدا کرده است .
یکی از دلایل مهم که باعث کاهش عمر کاری پره های توربین می شود تخریب بوجود آمده در ریز ساختار این قطعات می باشد که شامل خشن شدن رسوبات و همچنین تغییر در مورفلوژی آنها از حالت مکعبی می باشد. [8] عملیات حرارتی جوان سازی با نزدیک کردن ریزساختار تخریب شده به حالت اولیه و همچنین افزایش درصد حجمی رسوبات با عث بالا رفتن عمرکاری پره های توربین می شود .
عملیات حرارتی جوان سازی شامل دو مرحله اساسی می باشد :
-1عملیات حل سازی که در آن کلیه رسوبات در زمینه حل می شوند .
-2 عملیات پیرسازی که رسوبات به طور دلخواه و با مورفلوژی نزدیک به حالت اولیه رسوب پیدا می کنند.
با توجه به اینکه دمای حل سازی برای هر آلیاژ با توجه به ریز ساختار و ساعت کارکرد آن متفاوت می باشد ، تعیین دمای حل سازی برای سوپرآلیاژهای کارکرده از اهمیت بالایی برخوردار است .در این پژوهش دمای حل سازی سوپرآلیاژ ZHS32 با انجام علیات حرارتی در شرایط مختلف و انجام بررسی های ریزساختاری بوسیله میکروسکوپ روبشی الکترونی تعیین شد .
بدنه اصلی مقالات
پس از تحویل پره توربین با کارکرد 350 ساعت از صنعت نمونه هایی با ابعاد کوچک توسط روش وایرکات تهیه شد . تست کوانتومتری جهت تعیین دقیق ترکیب شیمایی آلیاژ توسط دستگاه - - Oxford Foundry Master انجام شد - جدول. - 1 پس از آماده سازی نمونه ها تا سمباده با مش 1500 و پولیش الماسه 6 و 3 میکرون جهت بررسیهای ریزساختاری نمونه ها در محلول حاوی اگزالیک اسید 20 درصد و با ولتاژ 4,5 ولت اچ شدند . ریز ساختار پره کارکرده توسط میکروسکوپ روبشی الکترونی - SEM - مورد بررسی قرار گرفت - شکل . - 1 در شکل 2 آنالیز EDS از کاربید های MC نشان داده شده است.
جدول :1 ترکیب شیمیایی سوپرآلیاژ zhs32
شکل:1تصویر ریز ساختار اولیه
شکل:2آنالیز EDS از کاربید های MC
