بررسی رفتار سیلان و تحولات ریزساختاری سوپرآلیاژ پایه نیکل ریختگیGTD 111 طی آزمون فشار گرم
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
مهسا محمدپور
1
(دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی متالورژی دانشگاه صنعتی همدان، همدان)
امیر مؤمنی
2
(استادیار و عضو هیأت علمی گروه مهندسی متالورژی دانشگاه صنعتی همدان، همدان)
الکلمات المفتاحية: فشار گرم, سوپرآلیاژ, GTD-111, انرژی اکتیواسیون,
ملخص المقالة :
به منظور بررسی رفتار تغییرشکل گرم سوپرآلیاژ ریختهگری GTD 111 آزمایشهای فشار گرم در محدوده دمایی °C 1100- 950 و سرعت کرنش های 1-s 1- 001/0 انجام شدند. تمامی منحنیهای سیلان افزایش نسبتاً خطی تنش تا یک نقطه پیک و سپس نزول آن تا کرنش 5/0 را نشان دادند و منطقه تغییرشکل حالت پایدار با تنش ثابت مشاهده نشد. این روند به مهار نابجاییها توسط ساختار دندریتی و تکثیر آنها در نقطه پیک تنش نسبت داده شد. بررسیهای ریزساختاری نشان دادند که کارگرم، باعث شکسته شدن ساختار شبکهای دندریتی و ایجاد سلولهای مجزا میشود. افزایش دمای کارگرم، افزایش تجزیه ساختار و حصول سلولهای بزرگتر در اثر انحلال ذرات شکسته دندریتی را به دنبال داشت. همچنین، با افزایش سرعت تغییر شکل در یک دمای مشخص نرخ تجزیه شبکه دندریتی کاهش و میزان کشیدگی آن در راستای تغییر شکل افزایش یافت. به کمک معادلات بنیادین توانی و نمایی ثوابت ماده n، b و a در نقطه پیک تعیین شدند. همچنین به کمک رابطه بنیادین سینوس هایپربولیک مقدار انرژی فعال سازی تغییر شکل در نقطه پیک و کرنش نمونه 4/0 به ترتیب kJ/mol 947 و kJ/mol 890 تعیین شد. این نتایج نشان دادند که با افزایش کرنش و شکسته شدن ساختار دندریتی به سلولهای مجزا انرژی فعال سازی تغییرشکل کاهش مییابد.
1- M. Donachie & S. Donachie, ''Superalloys: a technical guide", ASM International, 2002.
2- S.A. Sajjadi, S. Nategh & R. Guthrie, "Study of microstructure and mechanical properties of high performance Ni-base superalloy GTD-111", Materials Science and Engineering A325, 2002.
3- J. Mitchel, "Polycrystalline Nickel-Based Superalloys: Processing, Performance, and Application", Encyclopedia of Aerospace Engineering, 2010.
4- A.K. Bhambri, T.Z. Kattamis & J.E. Morral, "Cast microstructure of Inconel 713C and its dependence on solidification variables", Metall. Trans. B 6B, 1975.
5- J.F. Radavich, ''Microstructural and mechanical property characterization of aged Inconel alloy 625LCF", The Minerals, Metals &Materials Society, Technical Report, Micro-Met Laboratories, Inc.,West Lafayette, 1997.
6- H.E. Collins, "Relative Long-Time Stability of Carbide and Intermetallic Phases in Nickel Base Superalloys", Trans. ASM 62, 1969.
7- J.R. Mihalisin, G.G. Biever & R.T. Grant, Trans. TMS–AIME 242, 1968.
8- S.A. Sajjadi, S. M. Zebarjad, R.I.L. Guthrie & M. Isac, "Microstructure evolution of high-performance Ni-Base superalloy GTD-111 with heat treatment parameters", 3rd congress of Iranian
Society of Metallurgical Eng., Isfahan Uni. Of Technology, Isfahan, Iran, Sept. 1999.
9- A. Turazi, C. Augusto, C. Enrique & F. Comeli, "Study of GTD-111 superalloy microstructural evolution during high-temperature aging and after rejuvenation treatments", Metallogr. Microstruct. Anal., 2015.
10- C.T. Sims & W.C. Hagel, "The Superalloys I", John Wiley & Sons, NY,1972.
11- C.T. Sims & E.W. Ross, "Superalloy II", John Wiley & Sons,1987.
12- A.K. Ray, S.R. Singh, J. Swaminathan & P.K. Roy, "Structure property correlation study of a service exposed first stage turbine blade in a power plant", Materials Science and Engineering: A, Vol. 419, No. 1-2, 2006.
13- Z. Huda, Development of heat-treatment process for a P/M superalloy for turbine blades, Mater. Design, 28, No. 5, 2007.
14- F. Kang, J. Sun, G. Zhang & Z. Li, "Hot Deformation Characteristics for a Nickel-base Superalloy GH742y", J. Mater. Sci. Technol., Vol.25 No.3, 2009.
15- Y.Q.Ning, T.Wang, M.W.Fu, M.Z.Li, L.Wang & C.D.Zhao, "Competition between work-hardening effect and dynamic-softening behavior for processing as-cast GH4720Li superalloys with original dendrite microstructure during moderate-speed hot compression", Materials Science&EngineeringA642, 2015.
16- A. Nowotnik, J. Sieniawski & G. Mrówka-Nowotnik, Identification of dynamically precipitated phases in hot-working Inconel 718 alloy, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, VOLUME 31, ISSUE 2, December 2008.
17- G. Mrowka, A. Nowotnik, P. Rokichi & J.Sieniawski, "Dynamic Precipitation Of Nickel Base Superalloys Undergoing Sever Diformation Below The Solvus Temprature", International Journal Of Materials Research, Volume 106, July 2015.
18- J.S. Hou, J.T. Guo, L.Z. Zhou, C.Yuan & H.Q. Ye, "Microstructure and mechanical properties of cast Ni-base superalloy K44", Materials Science and Engineering A 374, 2004.
19-M. R. Jahangiri, S. M. A. Boutorabi & H. Arabi, ''Study on incipient melting in cast Ni base IN939 superalloy during solution annealing and its effect on hot workability'', Materials Science and Technology, VOL 28, NO 12, 2012.
20- EI Poliak & JJ Jonas, "A one-parameter approach to determining the critical conditions for the initiation of dynamic recrystallization'', Acta Materialia, Volume 44, Issue 1, Pages 127-136, 1996.
21- B.Zhang, L. Z. Mengfei Li, W. Shen & S. Gu, ''Effects of microstructure and g¢ distribution on the hot deformation behavior for a powder metallurgy superalloy FGH96'', J. Mater. Res., Vol. 29, No. 23, Dec 14, 2014.
22- A.Nowotnik, P. Rokichi, G. Mrowka & J.Sieniawski, "Dynamic Precipitation Of Nickel Base Superalloys Undergoing Sever Diformation Below The Solvus Temprature", International Journal Of Materials Research, Volume 106, July 2015.
23- H. Zhang, C Li, Y. Liun, Q. Guo & H. Li, "Precipitation behavior during high-temperature isothermal compressive deformation of Inconel 718 alloy", Material Science & Engineering, A677, 2016.
24- D. A. Porter, Phase Transformations in Metals and Alloys, Feb10, 2009.
25- Y. Ning, Z. Yao, M.W. Fub & H. Guo, "Recrystallization of the hot isostatic pressed nickel-base superalloy FGH4096:I. Microstructure and mechanism", Materials Science and Engineering A 528 , 2011.
26- J.J. Jonas, C.M. Sellars & W.J. McGTegart, "Strength and structure hot-working conditions", Rev. 14 (1), 1969.
27- G.E. Dieter, "Mechanical metallurgy, New York", McGraw-Hill, 1961.
28- A. Momeni, S.M. Abbasi, M. Morakabati & H. Badri, "A comparative study on the hot working behavior of inconel 718 and ALLVAC 718 Plus", Met. Mater. Trans.2017.
29- B .Zhang, L. Z. Mengfei Li, W. Shen & S. Gu, ''Effects of microstructure and g¢ distribution on the hot deformation behavior for a powder metallurgy superalloy FGH96'', J. Mater. Res., Vol. 29, No. 23, Dec 14, 2014
_||_