دانلود مقاله مطالعه تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ IN 738Lc بعد از ذوب مجدد پره های نیروگاه های گازی word

 دانلود مقاله مطالعه تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ IN 738Lc بعد از ذوب مجدد پره های نیروگاه های گازی word دارای 11 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد دانلود مقاله مطالعه تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ IN 738Lc بعد از ذوب مجدد پره های نیروگاه های گازی word   کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی دانلود مقاله مطالعه تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ IN 738Lc بعد از ذوب مجدد پره های نیروگاه های گازی word ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن دانلود مقاله مطالعه تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ IN 738Lc بعد از ذوب مجدد پره های نیروگاه های گازی word :

چکیده

پره های مستعمل نیروگاه های گازی از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل طعنص، شع مورد بررسی ریزسـاختار قرار گرفتند. بررسی ریزساختار شامل اسـتفاده از میکروسـکوپ نـوری و الکترونـی بـود و همچنـین آنـالیز ساختار و آخال ها توسط روش حخغ انجام شد. به منظور استفاده مجدد پره در سیکل تولید، قسمت هـای مختلف آن تحت اتمسفر خنثی ذوب مجدد شـده و ریزسـاختار و سـختی آن مطالعـه شـد. در نمونـه اولیـه کاهش داکتیلیتی در اثر رسوب کاربیدها در مرز دانه ها و تجزیه فاز ’ مشاهده شد. در نمونه بعـد از ذوب رسوبات منظم ’ مشاهده شد. رسوب فیلم های پیوسته کاربید در مرز دانه هـا سـبب کـاهش عمـر خزشـی آلیاژ شد. جدایش عناصری مانند ح و ه1 در حین انجماد موجب افزایش میل بـه تشـکیل فازهـای به1

شد.

واژههای کلیدی: پره توربین، سوپر آلیاژ، ریزساختار، ذوب مجدد

.1 مقدمه :

سوپرآلیاژهای پایه نیکل یک دسته از مواد فلزی هستند، با یک ترکیب استثنایی از مقاومت به دمای بالا، چقرمگی و مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون. این مواد به طور گسترده در توربین های نیروگاه های برق، موتور هواپیما، موتورهای موشک و سایر محیط های خاص مانند نیروگاه های هسته ای استفاده می شوند.[1-3]

پیشرفت های اخیر در زمینه فرآیند تولید این آلیاژها موجب تولید آلیاژهایی شد، که توان تحمل دمای کاری حدود 1050 درجه سانتی گراد را دارند و به صورت های ضمنی تا حدود 1200 درجه سانتی گراد را تحمل می کنند، که حدود %90 دمای ذوب آلیاژ است.

-1 کارشناسی ارشد، دانشجوی گرایش استخراج فلزات دانشگاه صنعتی شریف، عپطحپپلاهyگطغه2طهآطآع

-2 استاد دانشگاه صنعتی شریف، گرایش استخراج فلزات و تولید مواد

516

IN 738Lc
مطالعه تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ طعنص، شع;.

سوپرآلیاژهای پایه نیکل حدود 50 – 40 درصد وزن موتورهای هواپیماها و یا توربین های گازی را تشکیل می دهند. فرآیند ساخت آن ها توسط ریختگری پیوسته است که در آن ساختار دانه ها کنترل می شود.

به دلیل اینکه مرز دانه ها مکان های مستعدی برای ایجاد عیوب در دمای بالا است، سعی بر این است که پره های توربین به طور تک کریستال ریختگری شود. با این وجود در قسمت هایی که دمای کاری پایین تر است، از ساختارهای با دانه بندی هم محور نیز استفاده می شود.[3] برای افزایش خاصیت خزشی در دمای بالا، عناصر دیرگداز مختلفی به این آلیاژها اضافه می شود. میزان اضافه کردن این عناصر به سوپرآلیاژ با توجه به رسوب فازهای بین فلزی ترد محدود می شود.[3-5]

در طی سرویس دهی توربین های گازی تولید نیرو، پره های توربین در مجاورت گازهای داغ قرار می گیرند و بعد از گذشت چندین سیکل کاری دچار تخریب می شوند. این رویداد به طور معمول رخ می دهد و می تواند توسط عوامل مختلف تشدید شود. این تخریب می تواند پایه متالورژیکی و یا مکانیکی داشته باشد و موجب کاهش ضریب اطمینان و قابلیت استفاده تجهیزات نامبرده شود. همچنین در اثر کاهش خواص متالورژیکی ماده، خواص خزشی، خستگی، ضربه و خوردگی کاهش پیدا می کنند. به طور عمده، اکثر پره ها تحت شرایط کاری دشواری استفاده می شوند که تحت کنترل عوامل زیر است: [6]

– محیط عملیاتی (دمای بالا، آلودگی سوختی و هوا، ذرات جامد و ;)
– تنش مکانیکی بالا (اثر نیروی گریز از مرکز، تنش خمشی و لرزشی و ;)

– تنش حرارتی بالا (اثر گرادیان حرارتی زیاد)

تخریب سطح پره موجب تغییرات ابعاد در پره می شود که موجب افزایش تنش عملیاتی و کاهش بازده عملکرد توربین می شود. با توجه به عوامل ذکر شده در ایجاد تخریب سطح پره، از آلیاژهای مقاومتری استفاده
می کنند. آلیاژ یکی از رایجترین آلیاژهایی است که برای ساخت پره توربین گازی استفاده می

شود7]،.[6

عنصر اصلی این سوپرآلیاژ، نیکل است، که بیشتر از 50 درصد وزنی آلیاژ را تشکیل می دهد و حدود 10

عنصر دیگر به نیکل اضافه می شوند و تشکیل آلیاژ را می دهند. سیستم دو تایی NiAl یک سیستم پایه ای در سوپرآلیاژها است. با اضافه شدن درصد Al به زمینه نیکل ، یک فاز رسوبی دی گر ایجاد می شود که ترکیب آن Ni3Al است و فاز ’ نام دارد.

یک توزیع یکنواخت از رسوبات ریز (300500 nm) ’ در سرعت های سرد کردن بیشتر از 40 k/min
ایجاد می شود. سرعت های سرد کردن کمتر موجب ایجاد رسوب های ’ با اندازه کوچک (<500nm) و
بزرگ (>500nm) می شود. وجود رسوبات ’ موجب استحکامدهی زمینه می شود9]،.[8

517

چهارمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و جامعه علمی ریخته گری ایران

تغییرات ریزساختاری که در اثر سیکل عملیاتی در دمای بالا ایجاد می شود شامل رشد غیر طبیعی ذرات فاز

’ و تشکیل کاربیدها در مرز دانه ها و زمینه، تشکیل فازهای TCP و تجزیه کاربیدهای اولیه MC است. این امر موجب کاهش خواص خزشی پره می شود.[10-12]

در سوپرآلیاژ IN 738Lc برای کنترل اندازه دانه ها از عناصر B، C و Zr استفاده می شود که موجب تشکیل کاربیدها و بریدها می شود و در مرز دانه ها رسوب می کنند. کربن میل ترکیبی زیادی با عناصر Zr، Ta، Ti، Nb، W، Mo و Cr دارد و موجب تشکیل کاربیدهای اولیه MC می شود که به طور مستقیم از مذاب در حین انجماد تشکیل می شوند 13]،.[4 متناسب با ترکیب کاربید MC اولیه و عناصری که در آلیاژ حضور دارند، استحاله حالت جامد تجزیه شدن کاربید MC به کاربیدهای M23C6، M6C، M7C3 در حین سرویس دهی و یا عملیات حرارتی رخ می دهد. به عنوان مثال Cr موجود در زمینه می تواند با کاربیدهای TiC و NbC نیمه پایدار واکنش دهد و تشکیل یک سری از کاربیدهای M23C6، M6C، M7C3 را دهد14]،.[13

دو واکنش MC + M23C6 + ’ و MC + M6C + ’ در بسیاری از آلیاژها رخ می دهد. اخراًی واکنش های زیر در مورد سوپرآلیاژهایی که دمای کاری بسیار بالا و زمان سرویس دهی بالایی دارند گزارش شده است.[15]
(1) MC + M23C6 +
(2) MC + M23C6 + (W,Mo) +
با توجه به بررسی های انجام شده هر چه نسبت (W+Mo)/Cr بیشتر باشد، درصد فاز کاربید M6C بیشتر است. به این دلیل که عناصر W و Mo کاربیدزای M6C هستند و Cr کاربیدزای M23C6 است.

با مصرف شدن تدریجی کاربیدهای MC اولیه و خالی شدن زمینه اطراف کاربید از Cr موجب تشکیل یک لایه از رسوبات ’ در فصل مشترک کاربید می شود. به دلیل اینکه این کاربیدها منطقه قابل توجهی از مرز دانه ها را اشغال می کنند معمولاًو به طور فیلم های پیوسته هستند، لذا استحاله فازی کاربیدهای اولیه MC موجب کاهش خواص مکانیکی پره می شود16]،14،.[13

با توجه به خصوصیات و تمایل به جدایش عناصر Ta و W در حین انجماد، ترکیب کلی آلیاژ باید به دقت کنترل شود تا از رسوب موضعی فازهای ثانویه در حین سرویس دهی جلوگیری شودمعمولاً. در حین انجماد عناصر استحکام دهنده محلول جامد و دیرگداز مانند W در هسته دندریت ها جدایش می کنند و عناصری مانند Ta در مناطق بین دندریتی جدایش می کنند17]،.[4

به دلیل استفاده از درصد بالای عناصر آلیاژی و احتمال واکنش بین آن ها ، پیش بینی تشکیل فازهای تعادلی دشوار است. علاوه بر این وجود عناصری مانند W که قابلیت نفوذ آن ها در Ni در دمای بالا، پایین است، واکنش های رسوب دهی که شامل این عناصر است، بسیار کند می شود و فازها، ممکن است بصورت صفحات مجزا و یا ناپیوسته با مورفولوژی سلولی رسوب کنند18]،17،.[4