تاثير عمليات پيرسازي بر خواص مكانيكي دما بالاي سوپرآلياژ نسل جديد Co-7Al-7W-4Ti-2Ta

Effect of Aging on the High Temperature Mechanical Properties of a Novel Co-7Al-7W-4Ti-2Ta Superalloy

هدف از انجام اين پژوهش، ارزيابي تاثير عمليات پيرسازي بر خواص گسيختگي تنشي و فشار گرم سوپرآلياژ پايه كبالت نسل جديد با تركيب Co-7Al-7W-4Ti-2Ta است. پس از ذوب سوپرآلياژ نامبرده به روش VIM و ذوب مجدد به روش VAR، شمش به دست آمده تحت همگن سازي در دماي 1250 درجه سانتيگراد و به مدت 10 ساعت قرار گرفت. سپس عمليات پير سازي روي نمونه هاي همگن سازي شده در دماي 800 درجه سانتيگراد طي زمان هاي 8، 16 و 24 ساعت انجام شد. پس از بررسي هاي ريزساختاري و آناليز فازي بوسيله ميكروسكوپ الكتروني و آزمايش الگوي تفرق اشعه ايكس، خواص مكانيكي دما بالا شامل آزمايش هاي فشار گرم و گسيختگي تنشي انجام يافت. نتايج نشان داد كه آلياژ مذكور در حالت ريختگي حاوي فازهاي گاما، گاماپرايم، بتا و آلفا است كه با انجام عمليات همگن سازي فازهاي گاماپرايم، بتا و آلفا در داخل فاز گاما انحلال مي يابند. با پيرسازي آلياژ مورد مطالعه رسوب هاي گاماپرايم جوانه زني و رشد مي كنند كه با افزايش زمان پيرسازي كسر حجمي و اندازه اين رسوب ها نيز افزايش مي يابد. نتايج آزمايش فشار روي نمونه پيرسازي شده به مدت 16 ساعت در محدوده دمايي 500 تا 1000 درجه سانتيگراد نشان داد كه استحكام آلياژ در دماي 700 درجه سانتيگراد افزايش يافت كه نشان دهنده بروز پديده تسليم نامتعارف به واسطه رسوب دهي فاز گاماپرايم است. همچنين حداكثر مقاومت در برابر گسيختگي تنشي در دماي 770 درجه سانتيگراد تحت تنش 300 مگاپاسكال و به مدت 22 ساعت مربوط به نمونه اي بود كه در دماي 800 درجه سانتيگراد به مدت 16 ساعت پيرسازي شده بود.

The aim of this study was to evaluate the effect of aging on the stress rupture and hot pressure of a novel cobalt base superalloy of Co-7Al-7W-4Ti-2Ta composition. After melting the superalloy by VIM method and remelting by VAR method, the ingot was homogenized at 1250 °C for 10 hours. Then, aging treatment was performed on homogenized samples at 800 °C for 8, 16 and 24 hours. After microstructural and phase analysis by SEM and X-ray diffraction pattern testing, the high temperature mechanical properties including hot pressure and stress rupture tests were performed. The results showed that the alloy in the cast condition contains ɣ, ɣ‘,  and β phases in which the ɣ‘,  and β phases are dissolved in ɣ phase by homogenization treatment. By aging of the studied alloy, ɣ‘ precipitates nucleate and grow, where in by increasing aging time the volume fraction and size of these precipitates increases. The results of pressure tests in the temperature range of 500 °C to 1000 °C showed that the strength of the alloy increased at a temperature of 700 °C, which indicates the occurrence of the stress anomaly phenomenon as a consequence of ɣ‘precipitation. Besides, the highest resistance to stress rupture at 770 °C under 300 MPa for 22 hours was achieved for the specimen aged at 800 °C for 16 hours.