ارزیابی تاثیر نسبت Ta/W بر ساختار میکروسکوپی و خواص تنش گسیختگی سوپرآلیاژ پایه‌نیکل Pwa1-483 تک‌بلور

در پژوهش حاضر، اثر نسبت ta/w بر ساختار میکروسکوپی و خواص تنش گسیختگی سوپرآلیاژ پایه نیکل pwa1-483 تک‌بلور بررسی شده است. بدین منظور، نمونه‌های سوپرآلیاژ تک‌بلور با نسبت‌های مختلف 0/75، 1، 1/3 و 1/5 از عناصر ta و w به‌روش انجماد جهت‌دار بریجمن با شرایط انجمادی یکسان تحت سرعت کشش سه میلی‌متر بر دقیقه و شیب دمایی حدود هفت کلوین بر میلی‌متر ساخته شد. سپس نمونه‌ها تحت عملیات حرارتی پیرسازی استاندارد قرار گرفت. در ادامه بررسی‌های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری (om) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و خواص تنش گسیختگی در شرایط 248 مگاپاسکال بر 982 درجه سانتی‌گراد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش نسبت ta/w اندازه و کسر حجمی تخلخل‌های میکروسکوپی کاهش یافته، اندازه رسوبات فاز گاماپرایم ریزتر شده و عمر تنش گسیختگی افزایش می‌یابد. نمونه با نسبت 1/5= ta/w دارای کمترین اندازه تخلخل (18/2 میکرومتر) و بیشترین عمر تنش گسیختگی (حدود 34 ساعت) بود. همچنین نمونه با نسبت 1=ta/w از نظر جنبه‌های ساختاری و رفتار خزشی، یکنواختی بیشتری نسبت به سایر نمونه‌ها نشان داد. به‌نظر می‌رسد فازهای فشرده توپولوژیکی (tcp) از نوع eta; عامل اصلی کاهش عمر تنش گسیختگی در این سوپرآلیاژ بوده و تشکیل حفره‌ها در داخل این فاز و یا فصل مشترک آن با زمینه، منشا شروع ترک و گسیختگی نمونه بوده است.

Evaluating the Effect of Ta/W Ratio on Microstructure and Stress Rupture Properties of Ni-Based Single Crystal Superalloy PWA1483

In this study, the effect of Ta/W ratio on the microstructure and stress rupture properties of Nibased single crystal (SX) superalloy PWA1483 was investigated. For this purpose, single crystal (SX) superalloys with different Ta/W ratios (0.75, 1.0, 1.32 and 1.5 in wt.%) were fabricated. The alloys were directionally solidified by Bridgman method under the same solidification condition at withdrawal velocity of 3 mm/min and thermal gradient of about 7 K/mm followed by standard age hardening heat treatment. Microstructural characterization was performed using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The stress rupture properties were investigated at 982 °C and 248 MPa. The results showed that increasing the Ta/W ratio decreases the size and volume fraction of micropores together with the size of gamma;chr('39') precipitates. Hence, the stress rupture life increased. The superalloy with Ta/W ratio of 1.5 showed the minimum size of microporosity (18.2 mu;m) and the maximum stress rupture life (~34 h). The superalloy with Ta/W ratio of 1 showed the most uniform microstructure and creep behavior. It seems that the presence of topologically closed packed (TCP) eta;phases is the main reason for stress rupture life decrease in SX superalloy as micropores initiated from TCP phases or the TCP/matrix interfaces.