Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour
احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad Rezaei
محمد رضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Evaluating the effect of seed-based single crystal solidification variables on microstructures of the PWA 1483 single crystal superalloy
Producing single crystal superalloy using seed technique was preferred compared to spiral grain selector because of better mechanical properties. However, process control in the seeding method is more sensitive. In this investigation, single crystal super alloy PWA1483 using initial seed was manufacturied. For this purpose, initial seeds were produced using spiral grain selector. Evaluation of the effect of various process parameters on production of single crystal was performed and the influence of withdrawal rate and mold geometry on the orientation of single crystal was studied. Process simulation using ProCast ® software was also conducted. Simulation result was validated using both experimental and mathematical calculations. Results show that with increasing the withdrawal rate up to 9 mm/min, orientation of the single crystal declines in the mold of 40 mm starter block. However, misorientation of the single crystal increases after withdrawal rates of 9 mm/min. also, it was determined that, withdrawal rate, starter block size, and thermal gradient we interdependent variables such that, obtaining lowest single crystal deviation needs optimum mode of these parameters. Experimental studies show that the effect of starter block size is more important than withdrawal rate. Finally, an optimum withdrawal rate with a suitable starter block size is proposed. Then, the effect of process variables and seed characteristics on the produced single crystal were studied. It was found out that misorientation of seed is higher than the final single crystal. Also, it was found out that withdrawal rate history and the dendrite arm spacing does not affect final dendrite structure.
ایجاد ساختار تک‌کریستال با استفاده از بذر نسبت به روش انتخاب‌گر دانه به دلیل خواص مکانیکی بهتر ارجحیت دارد. با این حال، کنترل فرایند در روش استفاده از بذر از حساسیت بیشتری برخوردار است. در این پژوهش به ایجاد ساختار تک‌کریستال با استفاده از بذر اولیه در سوپرآلیاژ پایه نیکل PWA1483 پرداخته شد. به همین منظور ابتدا ساخت بذرهای تک‌کریستال با استفاده از روش انتخاب‌گر دانه در دستور کار قرار گرفت. در این راستا تأثیر متغیرهای فرایند انجماد تک کریستال بریجمن با استفاده از روش انتخاب‌گر دانه شامل سرعت کشش قالب و هندسه بلوک استارتر مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور تحلیل عمیق تر و جامع تر نتایج، شبیه سازی فرایند انجماد تک کریستال با استفاده از نرم‌افزار ProCAST انجام شد. نتایج شبیه‌سازی با مشاهدات آزمایشگاهی و محاسبات ریاضی اعتبارسنجی گردید. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که با افزایش سرعت کشش قالب تا 9 میلی‌متر بر دقیقه بر روی نمونه با ارتفاع بلوک استارتر 40 میلی‌متر، از میزان انحراف کریستالی دندریت‌ها کاسته شده و از این مقدار بیشتر بر میزان انحراف دندریت‌ها افزوده می‌شود. همچنین مشخص شد که سرعت کشش قالب و ارتفاع بلوک استارتر و گرادیان دمایی کاملاً به هم وابسته بوده و ساخت تک‌کریستال با کمترین زاویه انحراف دندریت‌ها، از طریق ایجاد حالت بهینه بین این متغیرها امکان‌پذیر است. مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد که اثر ارتفاع بلوک استارتر بر روی زاویه انحراف دندریت‌ها بیشتر از اثر سرعت کشش است. نهایتاً یک رژیم کشش بهینه همراه با ارتفاع بلوک استارتر مناسب جهت ساخت تک‌کریستال با کمترین زاویه ممکن پیشنهاد شد. در مرحله بعد به بررسی متغیرهای فرایند و اثر مشخصات بذر اولیه بر روی ساختار تک‌کریستال حاصل پرداخته شد. نتایج نشان داد که فواصل بین دندریتی در تک‌کریستال‌های ساخته‌شده با استفاده از روش بذر به‌مراتب کمتر از تک‌کریستال‌های حاصل از روش انتخاب‌گر دانه است. همچنین زاویه انحراف کریستالی دندریت‌ها در نمونه تک‌کریستال ساخته‌شده با استفاده از بذر نسبت به بذر اولیه مورد استفاده در آن‌ها بیشتر است. مشخص شد که تاریخچه سرعت کشش قالب و فواصل بین دندریت‌ها در بذر اولیه هیچ‌گونه تأثیری بر روی فواصل بین دندریتی نخواهد داشت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی