Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Rahmatollah Emadi
احمد کرمانپور (استاد راهنما) رحمت اله عمادي (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
سوپرآلياژهاي پايه نيکل به دليل پايداري و استحکام مناسب در دماي بالا، در ساخت بخش‌هاي داغ توربين‌هاي گازي کاربرد دارند. از جمله سوپرآلياژهاي پايه نيکل، آلياژ GTD-111 است که در ساخت پره‌هاي رديف اول توربين‌هاي گازي نيروگاهي کاربرد دارد. ريزساختار و استحکام اين آلياژ به نحوه انجماد و عمليات‌حرارتي رسوب‌سختي آن بستگي دارد. در اين پژوهش، ابتدا سوپرآلياژهاي پايه نيکل GTD-111 جهت دار به روش بريجمن و در محيط خلاء با سرعت رشد 6 ميلي متر بر دقيقه تهيه شد. به منظور تعيين دماي استحاله هاي فازي آناليز گرماسنجي افتراقي انجام شد و با توجه به دماي ساليدوس، عمليات حرارتي در دماهاي کمتر از °C1295 انجام شد. سيکل هاي عمليات‌حرارتي رسوب‌سختي مختلف روي سوپرآلياژ پايه نيکل GTD-111 جهت‌دار به منظور بررسي تأثير عمليات همگن سازي، انحلال جزيي اوليه، انحلال جزيي ثانويه و پيرسازي بر ريزساختار طراحي و انجام شد. همچنين تأثير انحلال جزيي ثانويه در سه دماي °C910، °C980 و°C 1050 بر خواص کششي دماي محيط و خواص تنش گسيختگي آلياژ بررسي شد. نتايج نشان داد که ريزساختار ريختگي آلياژ GTD-111 شامل زمينه آستنيتي g، رسوب g¢، يوتکتيک g¢-g و دو نوع کاربيد MC و M 23 C 6 مي‌باشد. عمليات همگن سازي سبب انحلال، رسوب مجدد و توزيع يکنواخت رسوبات g¢ گرديد. انحلال جزيي به همراه همگن سازي، موجب رشد وتوزيع منظم رسوبات در جهات 100 شد. انحلال جزيي ثانويه باعث رشد بيشتر رسوبات g¢ و درنتيجه تقسيم شدن رسوبات درشت به رسوبات ريزتر گرديد. نتايج آزمون تنش-گسيختگي نشان داد که انجام عمليات حرارتي شامل همگن سازي، انحلال جزيي اوليه و انحلال جزيي ثانويه در دماي °C980 موجب تشکيل ريزساختاري با توزيع مناسب رسوبات g¢ شده و در بين سيکل هاي انجام شده، بيشترين عمر خزشي را به همراه خواهد داشت. کلمات کليدي: عمليات‌حرارتي، انجماد جهت دار، سوپرآلياژ DS GTD-111، رسوبات g¢

ارتقاء امنیت وب با وف بومی