مشخصه‌یابی ریزساختاری و بررسی خواص مکانیکی سوپرآلیاژ in617 پس از کارکرد طولانی مدت

تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی سوپرآلیاژ in617 کارکرده در دمای °c750 و زمان 105000 ساعت مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی از آزمایشهای متالوگرافی، sem، tem، استخراج فازها از زمینه، xrd و خواص مکانیکی استفاده شد. در اثر کارکرد طولانی مدت در بیشتر مرزدانه‌ها کاربیدهای پیوسته تشکیل شده و در درون دانه‌ها و مرزهای دوقلویی نیز کاربیدهای درشت تشکیل شده است. کسر سطحی کاربیدها از 5/0 درصد در نمونه‌ی کارنکرده به 5/6 درصد در نمونه‌ی کارکرده افزایش یافت. علاوه بر سه ترکیب اصلی m6c، m23c6 و ti(c,n) در ساختار فاز γ’ و به مقدار ناچیز فاز مضر دلتا شناسایی گردید. وجود فاز γ’ پس از زمان کارکرد 105000 ساعت نشان دهنده پایداری خواص سوپرآلیاژ 617 است. بر اساس ابعاد ذرات γ’ (410 نانومتر) و هم چنین مورفولوژی آنها، این فاز در مرحله انحلال قرار دارد. از 5/6 درصد کسر سطحی کاربیدها، 2/2 درصد به کاربید m6c اختصاص دارد؛ براساس بررسی ریزساختاری و نتایج آنالیز عنصری این کاربید در مرحله استحاله به کاربید m23c6 و فاز γ’ قرار داشته و درصد کمی از ترکیب ti(c,n) نیز به کاربید تبدیل شده است. وجود کاربیدهای m23c6 با ابعاد کمتر از 200 نانومتر در داخل دانه‌ها نشان‌دهنده ادامه فرایند جوانه‌زنی کاربیدها، هر چند کم است. بیش از 90 درصد مورفولوژی کاربیدها به شکل‌های شبه‌کروی و بی‌شکل بوده و باقیمانده به شکل‌های صفحه‌ای و میله‌ای شکل می‌باشند. مورفولوژی و ابعاد کاربیدهای مرزدانه‌ای و درون‌دانه‌ای نشان می‌دهند که آنها در مرحله ادغام و توده‌ای‌شدن قرار دارند. استحکام و سختی آلیاژ کارکرده بهتر از نمونه‌ی کارنکرده است؛ اما به دلیل تشکیل کاربیدهای درشت مرزدانه‌ای انرژی ضربه بیش از 75 درصد کاهش یافت. نتایج آزمایشها و ارزیابی نشان داد که سوپرآلیاژ 617 ماده مناسبی برای محدوده‌ی دمایی 800700 درجه و زمان‌های طولانی مدت است.

Microstructural characterization and mechanical properties of IN617 superalloy after long-term operation

AbstractThe microstructural evolutions and mechanical properties of the IN617 superalloy aged at 750°C for 105000 hours were investigated. Microstructural examinations were carried out by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Xray diffraction (XRD). Microstructural evaluations shows that continuous carbides have been formed in all grain boundaries and large carbides have been formed within the grains and twin boundaries, due to longterm aging at high temperature. The volume fraction of carbides increases from 0.5% in the asreceived plate to 6.5% in the aged sample. In addition to the three main compounds of M6C, M23C6 and Ti(C,N), the γ’ phase and a small amount of harmful δ phase have been identified in the aged specimen. The stability of mechanical properties at high temperature is attributed to the presence of γ’ phase after 105000 hours of aging. Based on γ’ particles sizes (410 nm) as well as their morphology, this phase is in the dissolution stage after 105000 hours. Furthermore, M6C is in the transformation stage to M23C6 carbide and γ’ phase, and a small amount of Ti(C,N) has been transformed to carbide. The presence of M23C6 carbides with dimensions less than 200 nm inside the grains indicates that the nucleation process of carbides continues. More than 90% of the carbides have spherical, quasispherical and irregular morphologies, and the rest are platelike and rodshaped. The morphology and size of the carbides formed at grain boundaries and intragranular regionsindicate that they are in the process of dissolution and agglomeration. The strength and hardness of the aged alloy is better than the asreceived plate; However, due to the formation of large carbides in the grain boundaries, the impact energy of the aged alloy has been reduced by more than 75% as compared to the asreceived plate. The results shows that IN617 is a suitable alloy for the longterm services at temperature range of 700800°C .