تدوین دانش فنی ساخت سوپرآلیاژ پایه‌نیکل تک‌کریستال
محور پژوهش
مواد پیشرفته و محصولات مبتنی بر فناوری‌های شیمیایی
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی مواد
حوزه پژوهش
مواد پیشرفته (سرامیک‌ها و فلزات)
عنوان
تدوین دانش فنی ساخت سوپرآلیاژ پایه‌نیکل تک‌کریستال
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: هدف از پروژه حاضر تدوین دانش فنی و بومی سازی ساخت سوپرآلیاژهای نیکل بنیان تک کریستال می باشد. در فاز اول شمش سوپرآلیاژ تک کریستال با استفاده از مواد اولیه فلزی بسیار خالص به روش ذوب القائی تحت خلاء ساخته شد. در فاز دوم، میله های استوانه ای تک کریستال از سوپرآلیاژ ساخته شده به روش انجماد جهت دار بریجمن و با استفاده از قالب های سرامیکی مناسب تهیه شد و پس از انجام عملیات حرارتی رسوب سختی، مشخصات ساختاری و مکانیکی آن ها ارزیابی گردیده و با مقادیر مشابه مربوط به نمونه های تک کریستال شده از شمش خارجی مورد مقایسه قرار گرفت. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها این پژوهش طی قراردادی فیمابین دانشگاه صنعتی اصفهان و صنعت بومی‌سازی مواد فلزی سازمان صنایع دفاع انجام شده است. نتایج پروژه نشان داد که ترکیب شیمیائی شمش سوپرآلیاژ ساخته شده در محدوده استاندارد بوده و میزان اکسیژن محتوی آن در حدود ppm 17 می باشد. در این راستا، فناوری ذوب این سوپرآلیاژ شامل آنالیز شارژ، چیدمان و نحوه ذوب شارژ در بوته، عملیات ذوب و مرحله گاززدائی مذاب بهینه سازی گردید. فرایند انجماد تک کریستال بریجمن با سرعت کشش قالب mm/min 3، ساختار میکروسکوپی مطلوبی را بدست داد که در آن میزان تخلخل، فازهای ثانویه، ساختار یوتکتیکی /’ و اندازه و درصد رسوبات ’ در محدوده ی اطلاعات ذکر شده در منابع معتبر علمی است. عملیات پرس کاری ایزوستاتیک داغ موجب بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ تک کریستال گردید. سوپرآلیاژ تک کریستال توسعه یافته در شرایط هیپ و پیرسازی شده دارای ریزساختاری با انحراف کریستالی حدود 6-7 درجه، تخلخل 2/0-1/0%، رسوبات ’ با اندازه µm 35/0 و درصد حجمی 68% بوده و تقریباً فاقد ساختار یوتکتیک /’ و فازهای ثانویه مخرب می باشد. سوپرآلیاژ تک کریستال ساخته شده در کار حاضر دارای خواص کششی سرد شامل استحکام تسلیم MPa 950، استحکام کششی نهائی MPa 1050 و انعطاف پذیری 6/6%، خواص کششی گرم در دمای C 871 شامل استحکام تسلیم MPa 1130، استحکام کششی نهائی MPa 1163 و انعطاف پذیری 18%، و خواص تنش گسیختگی تحت شرایط MPa 300/C 980 شامل عمر 4/77 ساعت و کرنش شکست 33% می باشد. بر این اساس سوپرآلیاژ تک کریستال ساخته شده کلیه معیارهای ساختاری و مکانیکی مورد نظر در اسپک فنی قرارداد را ارضاء نموده است. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط
(الف)
(ب)
شکل 1- ساختار میکروسکوپی الکترونی سوپرآلیاژ تک کریستال پیرسازی شده در بزرگنمائی های مختلف. در این تصاویر رسوبات ’ درشت اولیه و ریز ثانویه دیده می شوند.
