بررسی ریزساختار سوپرآلیاژ اینکونل 718 در حالت های ریختگی و همگن سازی شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 دانشیار، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

چکیده

ریزساختار سوپرآلیاژ اینکونل 718 در حالت‌های ریخته شده (ذوب مجدد در قوس الکتریکی تحت خلاء و انجماد در قالب مسی آبگرد) و همگن سازی شده مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. جهت مطالعه ریزساختار و تجزیه و‌ تحلیل عنصری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و روش طیف سنجی پراکندگی انرژی استفاده شد. حضور ساختار یوتکتیک آستنیت / فاز لاوه و کاربیدها بر اساس نمودار فازی و ریزجدایش عناصر نیوبیوم و مولیبدن بین بازوهای دندریتی زمینه‌ی آستنیتی مورد بحث قرار گرفت. در ساختار یوتکتیکی مقدار عنصر نیوبیوم بر حسب درصد وزنی برابر با 20 تخمین زده شد که بسیار بالاتر از مقدار متناظر آن در ترکیب شیمیایی آلیاژ پایه یعنی 5 می‌باشد. بر اساس تجزیه و تحلیل عنصری، فاز لاوه Ni2Nb و کاربید MC مشخصه‌یابی شدند. همچنین انحلال فاز لاوه و ناپدید شدن ساختار دندریتی به عنوان نتیجه‌ی عملیات همگن ‌سازی دمای بالا بحث شد و مشخص شد که پس از عملیات همگن‌ سازی، با انحلال فاز لاوه و ناپدید شدن ساختار دندریتی، کاربیدها در ریزساختار باقی می مانند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Microstructural Investigation of Inconel 718 Superalloy in the As-Cast and Homogenized Conditions

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javad Sohrabi 1
  • Hamed Mirzadeh 2
1 M.Sc. Student, School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The microstructure of Inconel 718 superalloy in the as-cast (vacuum arc remelted and cast in a water-cooled copper mold) and homogenized conditions was studied. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were used for microstructural studies and elemental analysis, respectively. The presence of austenite/Laves eutectic constituent and carbides was discussed based on the phase diagram and the microsegregation of niobium and molybdenum between dendrite arms of the austenite matrix. In the eutectic structure, the amount of Nb was estimated to be ~ 20 wt%, which is much higher than the corresponding value of ~ 5 wt% in the original chemical composition of the alloy. Based on the elemental analysis, the Laves phase and carbides were characterized as Ni2Nb and MC, respectively. The dissolution of the Laves phase and the disappearance of the dendritic structure as a result of the elevated temperatures homogenization were also studied and it was revealed that the carbide particles remain in the microstructure after homogenization.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Superalloys
  • Microstructure
  • Microsegregation
  • Homogenization heat treatment
 [1] علی محمد کلاگر، محمد چراغ زاده، مصطفی اصغرپور، نرگس تبریزی، تاثیر سیکل عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص کششی دمای محیط نازل ردیف اول‌ مستعمل توربین‌گاز از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738LC، مهندسی متالورژی، دوره 20، شماره 4، 1396، صفحه 258-269.
[2] یزدان شجری، سید حسین رضوی، زهراسادات سیدرئوفی، اثر محیط عملیات حرارتی انحلالی بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738LC، پژوهشنامه ریخته‌گری، دوره ۲، شماره ۳، 1397، صفحه ۱۶۱-۱۷۹.
[3] پرستو فلاح، امیر کبریایی، ناصر ورهرام، بررسی اثر رسوب سختی بر ریزساختار انجماد جهت‌دار یافته سوپرآلیاژ پایه نیکل 111‏GTD-‎، پژوهشنامه ریخته‌گری, دوره ۱، شماره ۲، 1396، صفحه ۱۰۹-۱۲۰.
[4] مریم طرفه، سید محمد حسین میرباقری، جمشید آقازاده، بررسی تاثیر ضرایب انتقال حرارت در انجماد جهت‌دار در سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD11، پژوهشنامه ریخته‌گری، دوره ۳، شماره ۱، 1398، صفحه ۱۱-۲۰.
[5] معصومه سیف الهی، سید مهدی عباسی، مهرداد توکلی، سید مهدی قاضی میرسعید، اثر دما و زمان آنیل انحلالی ثانویه بر توزیع رسوبات γ' در سوپرآلیاژ ریختگی GTD-111، مهندسی متالورژی، دوره 22، شماره 1، 1398، صفحه 42-51.
[6] M. Donachie, S. Donachie, Superalloys, A Technical Guide, Second Edition, ASM International, 2002.
[7] M.J. Sohrabi, H. Mirzadeh, Unexpected formation of delta (δ) phase in as-cast niobium-bearing superalloy at solution annealing temperatures, Materials Letters 261 (2020) 127008.
[8] M. Rafiei, H. Mirzadeh, M. Malekan, M.J. Sohrabi, Homogenization kinetics of a typical nickel-based superalloy, Journal of Alloys and Compounds 793 (2019) 277-282.
[9] Z.J. Miao, A.D. Shan, Y.B. Wu, J. Lu, W.L. Xu, H.W. Song, Quantitative analysis of homogenization treatment of INCONEL718 superalloy, Transactions of Nonferrous Metals Society of China 21 (2011) 1009-1017.
[10] E. Rahim, N. Warap, Z. Mohid, Superalloys, Intech, 2015.
[11] M.J. Sohrabi, H. Mirzadeh, Revisiting the diffusion of niobium in an as-cast nickel-based superalloy during annealing at elevated temperatures, Metals and Materials International 26 (2020) 326-332.
[12] M.J. Cieslak, T.J. Headley, G.A. Knorovsky, A.D. Romig, T. Kolliea, A Comparison of the Solidification  Behavior of INCOLOY 909 and INCONEL 718, Metallurgical and Materials Transactions A 21 (1990) 479-488.