Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Rahmatollah Emadi
احمد کرمانپور (استاد راهنما) رحمت اله عمادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arman Dadkhah
آرمان دادخواه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Evaluating the effects of precipitation hardening heat treatment on the microstructures and mechanical properties of the directionally solidified Ni-base superalloy GTD-111
The Ni-base superalloys possess high stability and strength at high temperatures and therefore they are used in the manufacturing of gas turbine components. The superalloy GTD-111 is frequently employed in the first stage blades of high power gas turbines. The appropriate microstructure and strength is gained through the application of directional solidification and precipitation hardening heat treatment. In this research, several directionally-solidified (DS) GTD-111 specimens were first manufacturd by the Bridgman method under vaccum by the withdrawal rate of 6 mm/min. In order to determine phase transformation temperatures, the differential scanning calorimetry was conducted, based on which the heat treatment temperatures were selected under the solidus temperature of 1295°C. Different cycles of the precipitation hardening heat treatments were applied to the DS specimens and effects of homogenization, primary partial solution, secondary partial solution and aging heat treatments on microstructures were investigated. In addition, the effect of secondary partial solution at temperatures of 910°C, 980°C and 1050°C on the room temperature tensile and stress rupture properties of the heat treated specimens was evaluated. The results showed that the GTD-111 alloy has a multi-phase microstructure consisting of g austenitic matrix, g¢ precipitate, g¢-g eutectic and two types of MC and M 23 C 6 carbides. Moreover, homogenization treatment resulted in a uniform distribution of the g¢ precipitates. It was also observed that partial solution after homogenization led to the growth and preferred distribution of the precipitates along the 100 direction. More growth of g¢ precipitates during secondary partial solution led to the splitting of the g¢ precipitates into a group of fine precipitates. The stress rupture test results showed that a proper distribution of the g¢ precipitates and consequently a higher rupture life was obtained in the heat treatment cycle including homogenization, primary partial solution, secondary partial solution at 980°C. Keywords: Precipitation hardening; Directional solidification; GTD-111 superalloy; Partial solution treatment
سوپرآلیاژهای پایه نیکل به دلیل پایداری و استحکام مناسب در دمای بالا، در ساخت بخش‌های داغ توربین‌های گازی کاربرد دارند. از جمله سوپرآلیاژهای پایه نیکل، آلیاژ GTD-111 است که در ساخت پره‌های ردیف اول توربین‌های گازی نیروگاهی کاربرد دارد. ریزساختار و استحکام این آلیاژ به نحوه انجماد و عملیات‌حرارتی رسوب‌سختی آن بستگی دارد. در این پژوهش، ابتدا سوپرآلیاژهای پایه نیکل GTD-111 جهت دار به روش بریجمن و در محیط خلاء با سرعت رشد 6 میلی متر بر دقیقه تهیه شد. به منظور تعیین دمای استحاله های فازی آنالیز گرماسنجی افتراقی انجام شد و با توجه به دمای سالیدوس، عملیات حرارتی در دماهای کمتر از °C1295 انجام شد. سیکل های عملیات‌حرارتی رسوب‌سختی مختلف روی سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 جهت‌دار به منظور بررسی تأثیر عملیات همگن سازی، انحلال جزیی اولیه، انحلال جزیی ثانویه و پیرسازی بر ریزساختار طراحی و انجام شد. همچنین تأثیر انحلال جزیی ثانویه در سه دمای °C910، °C980 و°C 1050 بر خواص کششی دمای محیط و خواص تنش گسیختگی آلیاژ بررسی شد. نتایج نشان داد که ریزساختار ریختگی آلیاژ GTD-111 شامل زمینه آستنیتی g، رسوب g¢، یوتکتیک g¢-g و دو نوع کاربید MC و M 23 C 6 می‌باشد. عملیات همگن سازی سبب انحلال، رسوب مجدد و توزیع یکنواخت رسوبات g¢ گردید. انحلال جزیی به همراه همگن سازی، موجب رشد وتوزیع منظم رسوبات در جهات 100 شد. انحلال جزیی ثانویه باعث رشد بیشتر رسوبات g¢ و درنتیجه تقسیم شدن رسوبات درشت به رسوبات ریزتر گردید. نتایج آزمون تنش-گسیختگی نشان داد که انجام عملیات حرارتی شامل همگن سازی، انحلال جزیی اولیه و انحلال جزیی ثانویه در دمای °C980 موجب تشکیل ریزساختاری با توزیع مناسب رسوبات g¢ شده و در بین سیکل های انجام شده، بیشترین عمر خزشی را به همراه خواهد داشت. کلمات کلیدی: عملیات‌حرارتی، انجماد جهت دار، سوپرآلیاژ DS GTD-111، رسوبات g¢

ارتقاء امنیت وب با وف بومی