دانلود پروژه سوپر آلیاژ پایه نیکل

1 مقدمه:

سوپر آلیاژها، آلیاژهای مقاوم به گرما در دمای بالا هستندو قادرند که استحکام خود را در دماهای بالا حفظ نمایند. سوپر آلیاژها همچنین مقاومت خوبی به خوردگی و اکسایش و مقاومت زیادی به خزش و شکست در دمای بالا دارند.اولین آلیاژ پایه نیکل قابل رسوب سختی Nimonic80 در سال 1941در بریتانیای کبیر توسعه یافت. این آلیاژ محلول جامد 20%Cr,2.25%Ti,1%Al,Ni که عمدتا دارای رسوبات با ترکیب Ni3(Ti,Al) میباشد.وسیعترین کاربرد سوپر آلیاژها مربوط به صنایع هواپیما و توربینهای گازی ،ماشینهای فضایی، موتورموشک ،هواپیمای آزمایشی رآکتورهای هسته ای، زیردریائیها،دیگهای بخار، تجهیزات پتروشیمی و…. است]1[.

2-1سوپرآلیاژ

سوپر آلیاژها موادی هستند که برای کار در دما و تنشهای نسبتا زیاد که معمولا پایداری سطحی بالایی را می طلبند، طراحی شده اند. این آلیاژها معمولا بر پایه یکی از عناصر نیکل، آهن و کبالت هستند و بصورت کار شده یا ریخته گری تولید و شکل دهی میشوند. این مواد دارای مقاومت خزشی و استحکام قابل توجه در دماهای بالاتر از 650 درجه سلسیوس بوده و در برابر خوردگی داغ نیز مقاوم هستند. در این میان، سوپرآلیاژهای پایه نیکل که با فاز رسوبی ثانویه استحکام یافته اند، بدلیل وجود عناصر و فازهای مختلف از پیچیده ترین آلیاژها هستند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل نسبت به سایر سوپر آلیاژها در کسر بالاتری از نقطه ذوبشان دارای استحکام مفید هستند، لذا از آنها در ساخت قطعات حساس توربینهای گازی هوایی و صنعتی مانند پره های ثابت و متحرک، دیسکها و محفظه های احتراق استفاده میشود. پیشرفت های اخیر تکنولوژی توربینهای گازی و نیاز به موادی که بتوانند مدت بیشتری در شرایط کاری آنها دوام بیاورند باعث شده تا خواص دیگری از جمله مقاومت به سختی مکانیکی و حرارتی ، ضریب انبساط حرارتی پایین و مدول الاستیسیته بالا مورد توجه قرار گیرند. تردیدی نیست که ترکیب شیمیایی و کیفیت ساختار میکروسکوپی علاوه بر آنکه  تعیین کننده خواص مکانیکی و شیمیایی  هر الیاژ است، مهمترین عامل در تعیین جوش پذیری آلیاژها بویژه سوپر آلیاژها از نقطعه نظر ترکیب شیمیایی، شبکه بلوری، مورفولوژی، پایداری و همچنین تاثیر عوامل مختلف بر روی آنها بعنوان پیش زمینه ای برای مطالعه خواص جوشکاری امری غیر قابل اجتناب محسوب میشود]2[.

سوپر آلیاژها دارای خواص متنوعی بوده و به منظور برآورده کردن نیازمندیهای گسترده و متنوع مصرف کنندگان، بوجود آمده اند. یک سوپر آلیاژ ، آلیاژی است که برای کار در دمای بالا توسعه یافته، معمولاً زمینه آن روی عناصر گروه VII ست در جائی که تنشهای مکانیکی شدید حادث می‌شوند و صافی و یکنواختی سطحی مورد نیاز است. این آلیاژها معمولاً از فرمولهای مختلفی که از عناصر زیر در آنها بهره برده‌اند، تشکیل شده است. انواع بسیاری از آلیاژها، در دسته وسیعی از سوپر آلیاژها قرار می‌گیرند. بطور کلی سه دسته اساسی سوپر آلیاژ وجود دارد:1-پایه نیکل   2-پایه نیکل/ آهن    3-پایه کبالت]1[.

3-1 تقسیم‌بندی سوپرآلیاژها برحسب ترکیب شیمیایی

به طور کلی این آلیاژها شامل سه گروه پایه نیکل، پایه آهن و پایه کبالت میباشند که بسته به درجه حرارت کاربردی مورد استفاده قرار میگیرند

1-3-1   سوپرآلیاژهای پایه نیکل

امروزه آلیاژهای نیکل در حالت‌های “تک‌فازی”، “رسوب سختی شده” و “مستحکم‌شده توسط رسوباتاسیدی و کامپوزیتها” در مصارف صنعتی مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. سوپرآلیاژهای پایه نیکل پیچیدهترین ترکیباتی میباشند که در قطعات دمای بالا به کار میروند. در حال حاضر 50 درصد وزن موتورهای هواپیماهای پیشرفته از جنس این آلیاژها میباشد. خصوصیات اصلی آلیاژهای نیکل، پایداری حرارتی و قابلیت مستحکم شدن می­باشد. بسیاری از این آلیاژها حاوی 10 الی 20 درصد کرم، حداکثر 8 درصد آلومینیوم و تیتانیم، 5 تا 15 درصد کبالت و مقادیر کمی مولیبدن، نیوبیم و تنگستن میباشند. دو گروه اصلی  ازآلیاژهایآهن- نیکلکهمیزاننیکلآنهابیشتر از مقدار آهن است عبارت از گروهIncoloy 706  و Inconel 718  میباشند. این آلیاژها معمولاً حاوی 3 تا 5 درصد نیوبیم میباشند و در ردیفآلیاژهای پایه نیکل قرار میگیرند. آلیاژهای پایه نیکل معمولاً تا دمای 650 درجه سانتیگراد استحکام  خود راحفظ میکنند. اما در دماهای بالاتر به سرعت استحکام خود را از دست می­دهند.]3[

2-3-1   سوپرآلیاژهای پایه آهن

سوپرآلیاژهای پایه آهن نشات گرفته از فولادهای زنگ نزن آستینتی میباشند که دارای زمینهای از محلول جامد آهن و نیکل بوده و برای پایداری زمینه نیاز به حداقل 25 درصد نیکل است. گروه‌های متعددی از این آلیاژها تاکنون مشخص گردیده اند که هر یک با مکانیزم های خاصی مستحکم میشوند. برخی از این آلیاژها نظیر 57-V و 286-A حاوی 25 تا 35 درصد وزنی نیکل میباشند و استحکام شان به دلیل حضور آلومینیوم و تیتانیم می‌باشد. گروه دوم آلیاژهای پایه آهن که آلیاژهایX750 و Incoloy901 نمونه های آن می باشند، حداقل 40 درصد وزنی نیکل داشته و همانند گروههای با نیکل بالاتر استحکام بخشی توسط سختی رسوبی صورت میگیرد. گروه دیگر این آلیاژها بر پایه آهن- نیکل- کبالت میباشند و استحکام این گروه در محدوده 650 درجه سانتیگراد مناسب بوده و ضریب انبساط حرارتی آنها پایین میباشد. این آلیاژها شامل Incoloy با شماره های 903، 907، 909، 1-1- PyrometCTX و 3-PyrometCTX و غیره میباشند]4[.

فهرست مطالب

عنوان …………………………………………………………………………………………………….. صفحه

فصل اول

1-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………10

2-1 سوپرآلیاژ……………………………………………………………………………………………………………………11

3-1 تقسیم‌بندی سوپرآلیاژها برحسب ترکیب شیمیایی………………………………………………………………….12

1-3-1   سوپرآلیاژهای پایه نیکل……………………………………………………………………………………………..12

2-3-1   سوپرآلیاژهای پایه آهن………………………………………………………………………………………………13

3-3-1 سوپرآلیاژهای پایه کبالت……………………………………………………………………………………………13

4-1 عملیات حرارتی انحلال سوپر آلیاژها………………………………………………………………………………..14

5-1 کاربردهای سوپر آلیاژها………………………………………………………………………………………………….15

6-1 بازار سوپرآلیاژها…………………………………………………………………………………………………………..15

7-1 فرایند ساخت………………………………………………………………………………………………………………16

1-7-1 کارگرم و فورجینگ………………………………………………………………………………………………….16

2-7-1عملیات حرارتی……………………………………………………………………………………………………….16

3-7-1 کار سرد………………………………………………………………………………………………………………….17

4-7-1 ماشینکاری……………………………………………………………………………………………………………..17

5-7-1 جوشکاری………………………………………………………………………………………………………………18

8-1 فازهای سوپرآلیاژ نیکل…………………………………………………………………………………………………..18

9-1 تقسیم بندی سوپر آلیاژهای پایه نیکل…………………………………………………………………………………21

10-1  جوشکاری………………………………………………………………………………………………………………24

1-10-1 تاریخچه جوشکاری………………………………………………………………………………………………..24

2-10-1 فرآیندهای جوشکاری………………………………………………………………………………………………27

1-2-10-1 فرآیندهای جوشکاری با قوس الکتریکی…………………………………………………………………..27

2-2-10-1 فرآیندهای جوشکاری مقاومتی…………………………………………………………………………………28

3-2-10-1 فرآیندهای جوشکاری حالت جامد………………………………………………………………………………….29

4-2-10-1 فرایند جوشکاری با گاز…………………………………………………………………………………………29

5-2-10-1 فرآیند جوشکاری با لیزر…………………………………………………………………………………………30

6-2-10-1 فرآیند جوشکاری با اشعه الکترونی…………………………………………………………………………..30

3-10-1 الکترودهای جوشکاری…………………………………………………………………………………………….30

فصل دوم

1-2 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….33

2-2 جوش پذیری سوپر آلیاژها………………………………………………………………………………………………..36

3-2 دیاگرام های ارزیابی جوش پذیری……………………………………………………………………………………37

4-2 جوشکاری سوپر آلیاژها…………………………………………………………………………………………………39

1-4-2 آماده سازی برای جوشکاری…………………………………………………………………………………………………41

1-1 4-2 زودودن لایه اکسیدی… ……………………………………………………………………………………………………42

2-1-4-2 عناصر آلوده کننده….. ……………………………………………………………………………………………………..42

3-1-4-2 فلز پرکننده……………………………………………………………………………………………………………………42

2-4-2 جوشکاری تعمیری…………………………………………………………………………………………………………….44

3-4-2 جوشکاری تعمیری پره های توربینی……………………………………………………………………………….46

4-4-2 محدودیتهای موجود در تعمیر پره ها……………………………………………………………………………..49

5-4-2 عملیات حرارتی پیش از جوش………………………………………………………………………………………..51

5-2 متالورژی سوپر آلیاژ پایه نیکل…………………………………………………………………………………………………..52

1-5-2 عملکرد عناصر آلیاژی………………………………………………………………………………………………………….52

2-5 -2 کاربیدها……………………………………………………………………………………………………………………………56

1-2-5-2 مورفولوژی MC و فرایند تشکیل M23C6………………………………………………………………………..58

2-2-5-2 نواحی عاری از رسوب PFZ…………………………………………………………………………………..61

3-5-2 رسوبات ϒ̍ ………………………………………………………………………………………………………………………62

4-5-2 رسوبات “ϒ……………………………………………………………………………………..64

5-5-2 مورفولوژی فاز σ………………………………………………………………………………….65

6-5-2 تاثیر قرارگیری در معرض دمای بالا در ساختار و خواص مکانیکی………………………………………..66

1-6-5-2 استحاله فازهای سخت کننده…………………………………………………………………………………..66

2-6-5-2 تشکیل فازهای عنصری انتقالی…………………………………………………………………………………..67

3-6-5-2 تغییرات مورفولوژی ϒ̍………………………………………………………………………….68

4-6-5-2 تغییرات مورفولوژی/ نوع کاربید……………………………………………………………………………….68

5-6-5-2 انحلال رسوبات و افت استحکام در جوشکاری سوپر آلیازهای پایه نیکلی رسوب سخت…………69

7-5-2 میکرو ساختار HAZ…………………………………………………………………………………………………………….69

فصل سوم

1-3  ترکیدگی……………………………………………………………………………………………………………………………….74

2-3 ترک گرم در سوپر آلیاژها…………………………………………………………………………………………………………74:

3-3 افت خواص مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………….75

4-3 مرز دانه ها……………………………………………………………………………………………………………………………..77

5-3 ترکیدگی ذوبی در HAZ…………………………………………………………………………………………………………..79

6-3 ترکیدگی پیر کنشی…………………………………………………………………………………………………………………..80

7-3 ایجاد ترکیدگی ناشی از عملیات حرارتی پس از جوشکاری………………………………………………………….80

فصل چهارم

1-4 چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………..84

2-4 اهمیت جوشکاری سوپرآلیاژهای پایه نیکلی……………………………………………………………………………….85

3-4  منطقه متاثرازحرارت جوشکاری……………………………………………………………………………………………..87

4-4  اثررسوبات استحکام دهنده برجوش پذیری سوپرآلیاژهای پایه نیکلی………………………………………..88

5-4 عیوب ایجاد شده حین جوشکاری سوپرآلیاژها……………………………………………………………………..90

1-5-4 حفره………………………………………………………………………………………………………………………………….91

2-5-4ترکان جمادی……………………………………………………………………………………………………………………..91

3-5-4 ترکیدگی افت انعطاف پذیری………………………………………………………………………………………………..95

4-5-4 ترکیدگی ناشی ازعملیات حرارتی پس ازجوشکاری………………………………………………………………95

5-5-4 ترکیدگی ذوب شدگی………………………………………………………………………………………………………….97

نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………..100

رفرنس…………………………………………………………………………………………………………………………………………101

این فایل ورد در 102 صفحه به خدمتتون ارئه میشود.

280,000 ریال – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد