بررسی تأثیر سیکل عملیات حرارتی جوان سازی بر ریز ساختار پره توربین مستعمل از جنس in738-lc

چکیده: یکی از مشکلات اصلی قطعات و تجهیزاتی که در قسمت های داغ توربین های گازی صنعتی واقع شده اند، تخریب بر اثر وجود تنش و سرویس دهی در دمای کاری می باشد. یکی از مهم ترین قطعاتی که در این شرایط قرار می گیرد پره های توربین هستند که معمولاً از سوپر آلیاژهای پایه نیکل ساخت می شوند. آلیاژ in738 lc ازجمله معروف ترین و پرکاربردترین سوپر آلیاژهایی می باشد که از آن برای ساخت پره های ردیف اول و دوم توربین های صنعتی استفاده می شود. خواص منحصربه فرد این آلیاژها به دلیل حضور فاز رسوبی ?? و فازهای کاربیدی می باشد. پس از کار کردن طولانی مدت در دماهای بالا و در حضور تنش، مکانیزم های خزشی مختلفی در قطعه فعال می شود و ریزساختار نیز دچار تغییرات فراوانی می شود. این تغییرات ساختاری به گونه ای است که استحکام خزشی را از بین می برد، مهم ترین تغییرات ریزساختاری عبارت است از درشت شدن یا به عبارتی خشن شدن رسوبات ?? در اثر پیر سخت شدن بیش ازحد ، تشکیل فیلم های پیوسته ?? ، کاربید m23c6 در مرزدانه ها و تجزیه کاربیدهای mc . لذا جایگزین کردن قطعات جدید با قطعات کارکرده به دلیل افت خواص مکانیکی آن ها برای ادامه عملکرد ایمن و مفید، ضروری است. از طرفی با توجه به هزینه های قابل توجه تولید و جایگزین کردن پره های توربین استفاده از فرایند جوان سازی از طریق عملیات حرارتی مقرون به صرفه به نظر می رسد. در این پژوهش ابتدا برای مشخص شدن هر چه بهتر جزئیات ریزساختاری از جمله مورفولوژی ذرات فاز ?? و نیز آثار تخریبی باقیمانده از کار کردن در دمای بالا نظیر تجزیه کاربیدها، تأثیر محلول های مختلف بر آشکارسازی ریزساختار مورد بررسی قرار گرفت و تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی از نمونه های حکاکی شده با تکنیک های اچ شیمیایی و اچ الکتروشیمیایی تهیه گردید تا بهترین شرایط برای آشکارسازی خصوصیات مختلف ریزساختار مشخص شود. سپس به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی ریزساختار نمونه هایی از پره های کارکرده توربین گازی قبل از اعمال سیکل های مختلف عملیات حرارتی بررسی شد. آثار تخریبی در پره کارکرده مشخص گردید، همچنین بر اساس رابطه slw به طور تقریبی عمر کارکرد پره مذکور از طریق اندازه گیری درشت شدن ?? ها تخمین زده شد. سپس تأثیر متغیرهایی نظیر دمای مرحله آنیل انحلالی ، سرعت سرد شدن از دمای آنیل انحلالی و سرعت سرد شدن از دمای محلول سازی جزئی بر ریزساختار پره های توربین مستعمل in738-lc جهت انجام سیکل عملیات حرارتی بازیابی مورد بررسی قرار گرفت و مورفولوژی رسوبات پس از هر عملیات حرارتی با یکدیگر مقایسه شدند. بررسی ها نشان داد که در حین عملیات حرارتی آنیل انحلالی، کاربید های تجزیه شده و رسوبات ?? خشن و درشت، در زمینه حل می شوند. دمای انحلال کامل برای به دست آوردن ساختاری همگن از رسوبات ?? بسیار موثر است و سرعت سرد شدن نمونه ها از دمای انحلال کامل، باعث تغییر مورفولوژی ?? می شود. همچنین سرعت سرد کردن در مرحله انحلال جزئی باعث تشکیل ?? های اولیه با مورفولوژی مکعبی با ابعاد و دانسیته مختلف می شود.