Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amirkeyvan Rahimi
اميرکيوان رحيمي

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 اين پژوهش، ورق سوپرآلياژ آهن- نيکل-کروم-کبالت (UNS R30155) به ضخامت 6/0 ميليمتر و با استفاده از فلز پرکننده اينکونل پايه نيکل AMS 5832توسط فرآيند قوسي تنگستن-گاز با طرح اتصال لب به لب جوشکاري شده است. هدف از اين مطالعه، بررسي اثر فرکانس جريان پالس بر ريزساختار و خواص مکانيکي و خوردگي داغ اتصال است و همچنين مقايسه آن با جريان ثابت و بدون پالس است . بدين منظور جهت مطالعه ريزساختار از تصاوير مقاطع جوش نمونه­ها توسط ميکروسکوپ­هاي نوري (OM) و الکتروني روبشي (SEM) مجهز به دستگاه ميکروآناليز EDS استفاده شده است. همچنين جهت بررسي مشخصات ريزساختاري و بافت مناطق مختلف جوشمان از تکنيک EBSD استفاده شده است. جهت بررسي خواص مکانيکي از آزمون­هاي کشش و ريزسختي و آزمون سوراخ برشي استفاده شد. نتايج بررسي ريزساختارها و بافت جوشمان حاکي از آن است که افزايش فرکانس تا حد بهينه سبب گسترش منطقه دانه­هاي ريز هم­محور حاوي دندريت­هاي هم­محور مي­گردد و رشد دانه­هاي اپي­تکسيال حاوي دندريت­هاي ستوني را محدود مي­سازد و نهايتاً از شدت بافت فلزجوش در جهت رشد آسان 001 ?ND کاسته مي­شود که اين امر سبب بهبود استحکام کشش و ريزسختي و استحکام برشي مي­گردد. همچنين افزايش فرکانس سبب يکنواختي و عدم جدايش در توزيع عناصرآلياژي در منطقه فلزجوش مي­شود. افزايش فرکانس بيشتر از حد بهينه سبب غيريکنواختي در ترکيب شيميايي و تشکيل جزاير پراکنده از دندريت­هاي هم­محور و غير يکنواختي در ريزساختار فلزجوش مي­گردد. عدم استفاده از جريان پالس با حرارت ورودي بيشتر نيز به گسترش منطقه دانه­هاي اپي­تکسيال در جهت رشد آسان 001 ?ND و کاهش منطقه دانه­هاي هم­محور منجر شد که افت خواص مکانيکي را درپي داشت. فلزجوش نمونه با فرکانس بهينه با ترکيب شيميايي يکنواخت در مواجهه با پديده خوردگي داغ محيط خورنده نمک سديم سولفات مي­تواند سطح يکنواختي از فصل مشترک فلز- پوسته ارائه دهد که در ساير نمونه­هاي جوشکاري بدليل بوجود آمدن نواحي فقير و غني از عناصر کليدي کروم و نيکل بدليل جدايش عناصر حاصل از انجماد جوشکاري، سطح فلزجوش بطور يکنواخت دچار خوردگي نشده است و ناهموار مي­شود. مطابق با نتايج حاصل از خوردگي داغ نمونه­ها، استفاده از فلز پرکننده پايه نيکل AMS 5832 در جوشکاري ذوبي سوپرآلياژ پايه آهن UNS R30155، انتخابي ايده­آل است، زيرا مقاومت به خوردگي داغ فلزجوش نمونه­ها از فلز پايه بسيار بيشتر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی