شناسایی و کنترل ریزساختار و خواص مکانیکی سوپرآلیاژهای ods پایه نیکل تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی و تبلور مجدد جهت دار

سوپرآلیاژهای پایه نیکل ods آلیاژهای دمای بالایی هستند که در چند دهه اخیر در کاربردهای صنعتی پیشرفته همچون پره های توربین های گازی به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش دو نوع سوپرآلیاژ پایه نیکلods شامل pm1000 و سوپرآلیاژ طراحی شده جدید ods-cmsx10 برای کاربرد توربین گازی مورد شناسایی و کنترل ریزساختار و سپس ارزیابی خواص مکانیکی قرار گرفتند. به منظور تولید این سوپرآلیاژها، آلیاژسازی مکانیکی پودرهای آلیاژی و عملیات ترمومکانیکی اکستروژن گرم و فورج گرم در دمای c°1150 و در نهایت آنیل جهت دار و پیرسازی استفاده شد. بررسی های ریزساختاری در سوپرآلیاژ دوفازی ods-cmsx10 نشان داد زمینه پرانرژی به شدت تغییر شکل یافته ناشی از تغییر شکل شدید در حین آلیاژسازی مکانیکی از طریق واکنش شبه یوتکتوئیدی منجر به تشکیل ساختار لایه ای نانومتری جدید ׳γ/γ می شود که جهت کاهش انرژی کرنشی الاستیک ساختار، جهت گیری لایه ها در جهت نرم الاستیک [100] زمینه است. همچنین با افزودن جزئی عنصر hf به ترکیب سوپرآلیاژ ods-cmsx10، ترکیب و فصل مشترک عمده نانوذرات اکسیدی از ذرات غیر هم سیما yalo3 با اندازه nm24 و فاصله بین ذره ای nm252 به ذرات اکسیدی نیمه هم سیما y2hf2o7 با اندازه nm8 و فاصله بین ذره ای nm76 تبدیل شد. علاوه بر این در این سوپرآلیاژ برخلاف سوپرآلیاژهای ods تجاری، به دلیل جدایش عناصر y و o به فاز γ، رسوب گذاری ترجیحی ذرات اکسیدی y2hf2o7 در فاز γ انجام شد. نتایج آنیل جهت دار در سوپرآلیاژ pm1000 در دماهای مختلف c°1200، c°1250 و c°1300 نشان داد با افزایش دما، ایجاد ساختار ستونی با دانه های با طول چند میلیمتر به کمک افزایش سرعت حرکت کویل امکان پذیر بوده و استحکام کششی دمای c°1000 از mpa45 تا حدود 3 برابر به mpa125 افزایش می یابد. نتایج آنیل جهت دار در سوپرآلیاژ ods-cmsx10 نیز نشان داد کنترل تحرک مرزدانه ای از طریق بافت بلوری جهت دار < 100> مکانیزم اصلی کنترل کننده ساختار ستونی بوده و بافت بلوری تصادفی باعث قفل شدن حرکت مرزدانه ها و ایجاد ساختار هم محور دانه ریز خواهد شد. در نهایت با ایجاد ساختار نسبتا ستونی استحکام دمای c°1000 در این سوپرآلیاژ از mpa70 به mpa180 ارتقا یافت.