بررسی اثر پوشش فلزی بر تشکیل ترک خستگی حرارتی در سوپرآلیاژ پایه نیکل با ریزساختار انجماد جهت دار

Publish Year: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: Persian
View: 74

This Paper With 17 Page And PDF Format Ready To Download

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JNMMI-13-50_006

تاریخ نمایه سازی: 17 بهمن 1402

Abstract:

چکیده مقدمه: امروزه از سوپرآلیاژهای پایه نیکل به دلیل خواص مکانیکی بالا در قطعات داغ توربین های گاز و موتورهای هوایی استفاده می شود. این قطعات داغ حین سرویس و به دلیل نوسان های دمایی، تنش های ناشی از ارتعاش و دوران تحت مکانیزم های تخریبی نظیر خستگی دمای بالا، خستگی حرارتی و اکسیداسیون قرار می گیرند. لذا برای افزایش عمر این قطعات از روش های مختلفی استفاده می شود. استفاده از پوشش سد حرارتی فلزی و سرامیکی و نیز کاهش تعداد مرزهای دانه به کمک ریخته گری ریزساختار های انجماد جهت دار و تک بلور از جمله روش های متداول است.  روش­: در این پژوهش اثر پوشش فلزی بر تشکیل ترک خستگی حرارتی در یک سوپرآلیاژ پایه نیکل با ریزساختار انجماد جهت دار بررسی شد. نمونه های دیسکی شکل از استوانه های ریخته شده سوپرآلیاژ با ریزساختار انجماد جهت دار تهیه شد. نیمی از نمونه ها بدون پوشش و نیم دیگر به صورت پوشش داده شده با  پودر CoNiCrAlY و به روش HVOF، تحت آزمون های خستگی حرارتی با سیکل های حرارتی یک ساعته بین دو دمای °C  ۴۰۰ و °C۸۰۰ به تعداد ۲۴، ۴۸، ۹۶، ۱۵۰ سیکل قرار گرفت. آزمون ها داخل کوره  باکسی مجهز به کنترل کننده دقیق شیب حرارتی انجام شد.  پس از خارج شدن نمونه ها از کوره مذکور، تغییرات وزن آنها نسبت به حالت اولیه با دقتg ۴-۱۰ اندازه گیری شد. از روش پراش پرتو ایکس برای شناسایی           فازها و از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مجهز به حسگر EDS برای بررسی تاثیر پوشش و اجزای ساختاری بر تشکیل ترک های خستگی حرارتی استفاده شد. یافته ­ها: تغییرات وزن در نمونه های پوشش دار حدود ۱۰۰ برابر کمتر از نمونه های بدون پوشش است. هنگام انجماد، با تشکیل ذرات کاربیدی در سوپر آلیاژ، گرادیان غلظتی عناصر آلیاژی، در فصل مشترک ذره کاربیدی و زمینه اتفاق می افتد. در نتیجه با اکسیداسیون ترجیحی عناصر آلیاژی نظیر کروم، نیکل و تیتانیوم در این فصل مشترک، فازهای سوزنی شکل اکسیدی ایجاد شدند. همزمان با نفوذ اکسیژن به سطح فاز γ’ اکسید شده و منطقه تهی از γ’ به وجود می آید. با تشکیل فازهای اکسیدی، حفرات اکسیدی و از به هم پیوستن این حفرات شیارهای ریز تشکیل می شود. گسترش ترک ها از بهم پیوستن شیارهای اکسیدی و از سطح نمونه اتفاق می افتد. در نمونه های پوشش دار با اکسید شدن آلومینیم در سطح پوشش، غلظت آلومینیم در پوشش کاهش یافته حفرات اکسیدی و ریز ترک درون پوشش ایجاد می شود. میزان فاز اکسیدی و اندازه متوسط آنها نسبت به نمونه بدون پوشش کاهش یافته است. کاهش همزمان غلظت نیکل و آلومینیم درون زیرلایه و در مجاورت فصل مشترک، باعث انحلال فاز γ' در فاز γ می شود و در نتیجه منطقه تهی از فاز γ' ایجاد می شود. نتیجه­ گیری: مشاهده شد که با اعمال پوشش، محل تشکیل ترک از سطح نمونه به فصل مشترک پوشش و زیرلایه منتقل می شود. در نمونه های بدون پوشش تشکیل ترک به دلیل اکسیداسیون ذرات کاربیدی، شکسته شدن آنها و تشکیل حفره های اکسیدی است. در حالی که در نمونه پوشش دار با انحلال فاز γ' استحکام فصل مشترک پوشش و زیرلایه کاهش یافته و ترک در امتداد فصل مشترک تشکیل می شود.

Authors

علیمحمد فاضلی تهرانی

دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران

حسن فرهنگی

دانشکده مهندسی متالورژی و مواد پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Paper لینک شده اند :
  • Dae Won Yun, S.M. Seo, H.W. Jeong, Y.S. Yoo, The ...
  • N. S. Cheruvu, K. S. Chan, G. R. Leverant, Cyclic ...
  • Physical Metallurgy (Fifth Edition) ۲۰۱۴, Pages ۲۲۱۵-۲۲۹۰ ۲۲ - Physical Metallurgy of ...
  • H Chen, X Hou, Bioxidant corrosion behaviour of CoNiCrAlY coated ...
  • C.R.C. Lima, J.M. Guilemany, Adhesion improvements of Thermal Barrier Coatings ...
  • H. Chen, A. Rushworth, Effects of oxide stringers on the ...
  • PARASKEVAS KONTIS, ZHUANGMING LI, MIKAEL SEGERSA¨LL, JOHAN J. MOVERARE, ROGER ...
  • Dorota Kubacka, Martin Weiser, Erdmann Spiecker: Early stages of high-temperature ...
  • Kevin Vattappara, Vahid A. Hosseini Physical and thermodynamic simulations of ...
  • Jiangdong Cao, Junsong Zhang , Ruifang Chen, Yunxia, Yinqun Hua ...
  • J. Brennemana, J. Weib, Z. Sunb, L. Liub, G. Zoub, ...
  • Jibo Huang, Wen Sun, Xin Chu, Haiming Lan, Yingchun Xie, ...
  • نمایش کامل مراجع