تاثير عمليات همگن سازي دو مرحله اي بر ميزان جدايش فاز لاوه در سوپر آلياژ IN718

Effect of Two Stage Homogenization Treatment on Segregation of Lave Phase in IN718 Superalloy

فازهاي معمول در اين سوپر آلياژ شامل Ni3Al)ϒ') و Ni3Nb)ϒ) و لاوه و دلتا مي باشد. فاز لاوه در محدوده دمايي (1100-850 درجه سانتيگراد) شكل مي گيرد. حضور اين فاز نتيجه همگن سازي غير يكنواخت سوپر آلياژ IN718 مي باشد. لذا انتخاب سيكل همگن سازي مناسب جهت كاهش ميزان اين جدايش ها، حائز اهميت مي باشد. در پژوهش حاضر اثر دما و زمان همگن سازي دو مرحله اي بر روي جدايش فاز غني از نيوبيوم، لاوه مورد بررسي قرار گرفت. بدين جهت تعداد هفت نمونه از مقطع يك شمش ذوب شده در VIM و ذوب مجدد شده تحت ESR، تهيه و تحت دو سيكل تك مرحله اي و دو مرحله اي، همگن سازي شدند. از نمونه هاي مورد آزمايش، يك نمونه به عنوان نمونه شاهد، يك نمونه تحت سيكل تك مرحله اي در دماي 1160 درجه سانتيگراد و پنج نمونه تحت سيكل دو مرحله اي قرار گرفتند. سيكل دو مرحله اي شامل قرار گرفتن نمونه ها در دماي 1160 درجه سانتيگراد به مدت 3 ساعت و سپس قرار گرفتن آنها در دماي 1180 درجه سانتيگراد و پنج زمان مختلف در محدوده 3 تا 15 ساعت بود. جهت بررسي ميزان جدايش از آزمون سختي سنجي در مقياس ماكرو، ميكروسكوپهاي نوري و الكتروني روبشي و نرم افزار آناليز تصويري استفاده شد. نتايج بررسي ها نشان دادند كه سيكل بهينه همگن سازي براي به حداقل رساندن فاز جدايش يافته لاوه در آلياژ مورد بررسي، سيكل دو مرحله اي (فرمول در متن اصلي مقاله) بوده كه در آن كسر حجمي فاز لاوه از 4 درصد در نمونه شاهد به 0/1 درصد كاهش يافته است. همچنين حداقل ميزان سختي به دليل حل شدن فاز لاوه در زمينه و كاهش جدايش نيوبيوم در اين سيكل بدست آمد.

IN718 superalloy is one of the Nickel – Iron and precipitation hardening superalloys which has many application in high temperature. Gamma, gamma prime, delta, lave phases are common phases in IN718. Lave phase forms in 850-1000. Uninform homogenization results forming of lave phase. IN718 superalloy has sensitivity to the segregation of Nb, Ti and Mo during solidification process, so design of suitable homogenization cycle is important. In this paper the effect of time and temperature during two stage homogenization on the segregation of Nb and lave phase of IN718 superalloy has been studied. For this purpose, seven samples were cut from the ingot prepared via VIM/ESR process and homogenized during one-stage and two stage homogenization cycle. Among these samples, one of them was used as a raw material, another one was homogenized at 1160 for 3 hours and the rest of them were homogenized under two stage homogenization cycle. Two stage homogenization cycles consists of homogenization of samples at 1160 for 3h, and at 1180 for 3-15 hours. In this condition, the volume fraction of lave phase is reduced from 4% in the cast condition to 1% after homogenization. In addition, the minimum hardness was obtained in the optimum condition of homogenization due to the solution of lave phase in the matrix and the reduction of segregation of Nb. Results show that the optimum cycle of homogenization for decreasing the segregation of lave phase is the two stage homogenization cycle at 1160 for 3h, and at 1180 for 15 hours.