ردیابی افت عمر خزشی سوپرآلیاژ IN738LC بر اساس تجزیه کاربیدها و تغییرات غلظت عناصر آلیاژی در نواحی کاربیدی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

فرساد فرقانی ¹ (دانشگاه برونل لندن- انگلستان و گروه پژوهشی متالورژی-پژوهشگاه نیرو- تهران-ایران)
محسن مهدیزاده ² (گروه پژوهشی متالورژی-پژوهشگاه نیرو- تهران-ایران)
معصومه رعیت پور ³ (گروه پژوهشی متالورژی-پژوهشگاه نیرو- تهران-ایران)

تاريخ الإرسال : 22 الأحد , ربيع الأول, 1442 تاريخ التأكيد : 23 الأربعاء , رمضان, 1442 تاريخ الإصدار : 07 الجمعة , رجب, 1442

الکلمات المفتاحية: سوپرآلیاژ IN738LC, کارکرد طولانی‌مدت, مشخصه‌های ریزساختاری, تجزیه کاربی,

ملخص المقالة :

سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738LC به طور گسترده در کاربردهای با تنش و دماهای بالا استفاده می‌شود. در طی قرارگیری در شرایط بحرانی سرویس، ریزساختار این آلیاژ تحت انواع مکانیزم‌های تخریب از قبیل درشت شدن رسوبات γ′، تشکیل شبکه‌ی پیوسته‌ی کاربیدهای مرزدانه‌ای، تجزیه کاربیدهای MC و تشکیل فازهای مضر قرار می‌گیرد. تجزیه کاربیدهای اولیه به طور معمول در زمان‌های طولانی قرارگیری در دماهای بالا رخ داده و در کنار سایر مکانیزم‌های زوال ریزساختاری، افت خواص مکانیکی قطعه را موجب می‌شود. در پژوهش حاضر واکنش تجزیه کاربیدهای MC در پره‌های کارکرده با تاریخچه سرویس و شرایط عملیات حرارتی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین تغییرات ترکیب شیمیایی نواحی کاربیدی در نمونه‌های مختلف اندازه‌گیری شده و با عمر باقیمانده‌ی خزشی مقایسه شده است. از آنجا که واکنش تجزیه کاربیدهای MC به کاربیدهای M₆C/M₂₃C₆ تقریباً بازگشت‌ناپذیر بوده و کمتر متاثر از تاریخچه‌ی بازسازی و عملیات حرارتی نمونه می‌باشد، مطالعه‌ی تجزیه کاربیدی در ریزساختار سوپرآلیاژ IN738LC اطلاعات ارزشمندی در رابطه با وضعیت قطعه تحت سرویس بوده فراهم خواهد آورد. علاوه بر این، نتایج حاضر روش مطالعه نواحی چند فازی در اطراف کاربیدهای MC اولیه را به عنوان روشی سودمند برای ارزیابی میزان زوال ریزساختاری و خواص مکانیکی این سوپرآلیاژ پیشنهاد می‌کند.

المصادر:

[1] R. Viswanathan, “Damage mechanisms and life assessment of high temperature Components“, ASM International, 1989.

[2] A. K. Koul and R. Castillo, “Creep Behavior of Industrial Turbine Balde Materials”, Proceeding of ASM 1993 Materials Congress, October 17-21, 1993, PP. 75-88.

[3] W. Hoffelner, “High Cycle fatigue life of Cast Nickel-base Superalloys IN738LC, IN 939”, Met. Trans.,Vol 13A, 1982, pp 1245-1255.

[4] E.S. Russell, “Practical life Prediction methods for thermal-mechanical fatigue of gas turbine buckets”, EPRI Workshop on high temperature  gas turbine materials, Aug. 1985.

[5] R. Viswanathan, A.C. Dolbec, “Life assessment Technology for combustion turbine blades”,

 

 

 

 

International Gas Turbine Conference, Germany, June 1986.

[6] D. J. Stephenson, J. R. Nicholls and P. Hancock, “The Erosion of Gas Turbine Blade Materials by Solid Sea Salt”, Corrosion Science, Vol. 25, No. 12 , PP. 1181-1192, 1985.

[7] J. Stringer , D.P.Whtthe , “ High Temperature Corrosion and Coating Superalloy “ , 1974 , pp 283 – 314.

[8] “Alloy IN-738: Technical data”, The International Nickel Company (INCO), NewYork.

[9] J. H. Feiger, V. P. Swaminathan, “Gas Turbine Blade Superalloy Material Property Handbook: Technical Report”,  Southwest Research Institute, Electric Power Research Institute (EPRI) 2001.

[10] آمار تفصیلی صنعت برق ایران ویژه تولید در سال 1394، شرکت مادر تخصصی توانیر، خردادماه 1395.

[11] گزارش "تدوین دانش فنی برآورد عمر باقیمانده پره های متحرک توربین گاز"، مرکز شیمی و مواد، پژوهشگاه نیرو، 1384.

[12] Simona ZLÁ, Jana DOBROVSKÁ, Bedřich SMETANA, Monika ŽALUDOVÁ, Vlastimil VODÁREK, Kateřina KONEČNÁ, Differential Thermal Analysis and Phase Analysis of Nickel Based Superalloy IN 738LC, 2010, Roznov pod Radhostem, Czech Republic, EU

[13] X. B. Hu, X. Z. Qin, J. S. Hou, L. Z. Zhou and X. L. Ma, Microstructural characterization of the M₂₃C₆ carbide in a long-term aged Ni-based superalloy, Philosophical Magazine Letters (2017), DOI: 10.1080/09500839.2016.1273554.

[14] L.Z. He, Q. Zheng, X.F. Sun, G.C. Hou, H.R. Guan, Z.Q. Hu, M23C6 precipitation behavior in a Ni-base superalloy M963, J. Mater. Sci. 40 (2005) 2959.

[15] X.Z. Qin, J.T. Guo, C. Yuan, C.L. Chen, J.S. Hou, H.Q. Ye, Decomposition of primary MC carbide and its effects on the fracture behaviors of a cast Ni-base superalloy, Materials Scie ce and Engineering A 485 (2008) 74–79.