Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amirkeyvan Rahimi
امیرکیوان رحیمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

The Effect of Pulsed Current Frequency on Microstructure, Mechanical Properties and Hot Corrosion of GTAW Welded Joints of UNS R30155 Superalloy
Thin sheets of UNS R30155 alloy with a thickness of 0.6 mm with AMS 5832 filler metal were welded using gas tungsten arc welding (GTAW). The aim of this project was to study the effect of frequency on the microstructure and mechanical properties and hot corrosion of the joints. The microstructure, chemical composition and fracture surfaces were examined by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) and EBSD. Microhardness, tensile and shear punch tests were used to study the mechanical properties. The results of the tests indicated that increasing the frequency up to the optimal level expands the region of fine equiaxed grains that contains equiaxed dendrites, it can limit the growth of epitaxial grains by crushing dendritic arms and producing solid particles as modifiers, and it increases the zone of equiaxed grains with random directions and finally, the texture intensity of the weld metal is reduced in the direction of easy growth 001 ?ND, resulting in an increase in the elongation, micro-hardness, tensile and shear strengths. Increasing the frequency causes uniform distribution of alloying elements in the weld metal, and increasing it more than the optimal level causes heterogeneity in the chemical composition and the formation of dispersed islands of equiaxed dendrites in the weld metal. Using non-pulsed current with higher heat input, the epitaxial grains grow widely and maintain texture intensity in the direction of easy growth, which weakens the mechanical properties. Weld metal of the sample with optimal frequency has uniform chemical composition, when this sample is involved with hot corrosion phenomenon of Na 2 SO 4 Salt, it can give a smooth surface of the metal-skin interface, that in other welding specimens, the metal surface is unevenly corroded due to the formation of poor and rich areas of key elements of chromium and nickel due to the segregation of the elements from welding solidification. According to the hot corrosion results of the specimens, using of AMS 5832 filler metal is ideal choice in the welding of UNS R30155 alloy because hot corrosion resistance of the weld metal of the samples is much more than the base metal.
در این پژوهش، ورق سوپرآلیاژ آهن- نیکل-کروم-کبالت (UNS R30155) به ضخامت 6/0 میلیمتر و با استفاده از فلز پرکننده اینکونل پایه نیکل AMS 5832توسط فرآیند قوسی تنگستن-گاز با طرح اتصال لب به لب جوشکاری شده است. هدف از این مطالعه، بررسی اثر فرکانس جریان پالس بر ریزساختار و خواص مکانیکی و خوردگی داغ اتصال است و همچنین مقایسه آن با جریان ثابت و بدون پالس است . بدین منظور جهت مطالعه ریزساختار از تصاویر مقاطع جوش نمونه­ها توسط میکروسکوپ­های نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) مجهز به دستگاه میکروآنالیز EDS استفاده شده است. همچنین جهت بررسی مشخصات ریزساختاری و بافت مناطق مختلف جوشمان از تکنیک EBSD استفاده شده است. جهت بررسی خواص مکانیکی از آزمون­های کشش و ریزسختی و آزمون سوراخ برشی استفاده شد. نتایج بررسی ریزساختارها و بافت جوشمان حاکی از آن است که افزایش فرکانس تا حد بهینه سبب گسترش منطقه دانه­های ریز هم­محور حاوی دندریت­های هم­محور می­گردد و رشد دانه­های اپی­تکسیال حاوی دندریت­های ستونی را محدود می­سازد و نهایتاً از شدت بافت فلزجوش در جهت رشد آسان 001 ?ND کاسته می­شود که این امر سبب بهبود استحکام کشش و ریزسختی و استحکام برشی می­گردد. همچنین افزایش فرکانس سبب یکنواختی و عدم جدایش در توزیع عناصرآلیاژی در منطقه فلزجوش می­شود. افزایش فرکانس بیشتر از حد بهینه سبب غیریکنواختی در ترکیب شیمیایی و تشکیل جزایر پراکنده از دندریت­های هم­محور و غیر یکنواختی در ریزساختار فلزجوش می­گردد. عدم استفاده از جریان پالس با حرارت ورودی بیشتر نیز به گسترش منطقه دانه­های اپی­تکسیال در جهت رشد آسان 001 ?ND و کاهش منطقه دانه­های هم­محور منجر شد که افت خواص مکانیکی را درپی داشت. فلزجوش نمونه با فرکانس بهینه با ترکیب شیمیایی یکنواخت در مواجهه با پدیده خوردگی داغ محیط خورنده نمک سدیم سولفات می­تواند سطح یکنواختی از فصل مشترک فلز- پوسته ارائه دهد که در سایر نمونه­های جوشکاری بدلیل بوجود آمدن نواحی فقیر و غنی از عناصر کلیدی کروم و نیکل بدلیل جدایش عناصر حاصل از انجماد جوشکاری، سطح فلزجوش بطور یکنواخت دچار خوردگی نشده است و ناهموار می­شود. مطابق با نتایج حاصل از خوردگی داغ نمونه­ها، استفاده از فلز پرکننده پایه نیکل AMS 5832 در جوشکاری ذوبی سوپرآلیاژ پایه آهن UNS R30155، انتخابی ایده­آل است، زیرا مقاومت به خوردگی داغ فلزجوش نمونه­ها از فلز پایه بسیار بیشتر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی