تاثير پارامترهاي فشار داغ بر ريزساختار و منحني هاي سيلان يك آلياژ TiAl

The Effect of Hot Compression Parameters on Microstructure and Flow Curves in a TiAl Alloy

در پژوهش حاضر به بررسي تاثير پارامترهاي آزمايش فشار داغ بر ريزساختار و منحني‏هاي سيلان يك آلياژ TiAl پرداخته شده‏است. بدين منظور ابتدا ذوب سازي آلياژ با تركيب شيميايي Ti-44Al-5Nb-1.5Zr-1Cr-1B-0.17La (درصد اتمي)، با استفاده از كوره قوس در محيط خلا انجام شد. سپس آلياژ ريختگي به مدت چهار ساعت در دماي °C1000 و فشار Mpa100، تحت پرس ايزواستاتيك داغ قرار گرفت. متعاقبا آزمايش فشار داغ در دماهاي °C900 و °C950 با نرخ كرنش s-1 005/0 و در دماي °C1000 با نرخ‏هاي كرنش s-1 0075/0 و s-1 05/0، تا كرنش 7/0 انجام شد. نهايتا ريزساختار نمونه‏ها پس از سنباده زني، پوليش و حكاري، توسط ميكروسكوپ‏هاي نوري و الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. از پراش پرتوي ايكس نيز به منظور شناسايي فازهاي موجود در ريزساختار استفاده شد. نتايج حاصل از بررسي‏هاي ريزساختاري نشان دادند كه با اعمال تغيير شكل داغ، ريزساختار اوليه آلياژ ريختگي تغيير پيدا كرده است. به گونه‏ايي كه دانه‏هاي هم‏محور حاوي كولوني‏هاي TiAl-Ti3Al، به دانه‏هاي كشيده شده و مجزاي Ti2AlNb، TiAl3 و TiAl تبديل شده‏اند. با انجام آزمايش فشار در دماي °C900، فازهاي Ti2AlNb، TiAl3 و TiAl نيز شناسايي شدند. اما با افزايش دما، فاز Ti2AlNb حذف شده و تنها تركيبات TiAl3 و TiAl باقي ماندند. با توجه به ويژگي هاي مشاهده شده در منحني‏هاي سيلان، اين منحني‏ها به دو نوع تقسيم شدند. تنش سيلان در منحني نوع اول ابتدا افزاينده و سپس كاهنده است. در حالي كه در منحني نوع دوم، اين منحني پس از مرحله نزولي، به حالت پايدار رسيده و تنش سيلان ثابت باقي مي‏ماند. آلياژ داراي حساسيت دمايي منفي و همچنين حساسيت نرخ كرنش مثبت است.

In this study, the effect of hot compression test parameters on microstructure and flow curves of a TiAl alloy has been investigated. For this purpose, the melting of the alloy with Ti-44Al-5Nb-1.5Zr-1Cr-1B-0.17La (at%) was first performed using an arc furnace in a vacuum atmosphere. Then the cast alloy was placed under hot isostatic press for four hours at a temperature of 1000°C and a pressure of 100 Mpa. Subsequently, the hot compression tests were carried out at 900°C and 950°C with a strain rate of 0.005s-1 and at a temperature of 1000°C with a strain rates of 0.0075 s-1 and 0.05 s-1 to strain of 0.7. Ultimately, the microstructure of the samples after grinding, polishing and etching was investigated by optical microscopy and scanning electron microscopy. X-ray diffraction was used to identify the phases in the microstructure. The results of microstructural studies showed that by applying the hot deformation, the microstructure of the cast alloy has changed. So that equiaxed grains containing TiAl-Ti3Al colonies have been transformed into separate grains of Ti2AlNb, TiAl3 and TiAl. By running a hot compression test at 900°C, Ti2AlNb, TiAl3 and TiAl phases were identified. But, with increasing temperature, the Ti2AlNb phase was removed and only the TiAl3 and TiAl phases remained. According to the observed characteristics in the flow curves, these curves were divided into two types. The flow stress in the type I curve, first increases and then decreases. While in the type II curve, this curve reached the steady state after the downward step, and the flow stress remains constant. The alloy has a negative temperature sensitivity and a positive strain rate sensitivity.