سینتیک انحلال رسوبγ' در سوپرآلیاژ پایه نیکل in738lc با استفاده از عملیات حرارتی قوسی

سوپرآلیاژ پایه نیکل in738lc به طور گسترده در صنایع نیروگاهی و ساخت پره توربین گاز مورد استفاده قرار می‏گیرد. مکانیزم اصلی استحکام‏دهی این آلیاژ رسوب سختی ناشی از رسوبات γ ’  است. این رسوبات نقش مهمی در تعیین خواص مکانیکی این آلیاژ دارند و تحت عملیات حرارتی، میزان و مورفولوژی آن‌ها دچار تغییر می‏شود. در این پژوهش، جهت بررسی نحوه تکامل رسوبات γ ’  حین عملیات حرارتی، تعدادی نمونه‏‌های آنیل محلولی شده، تحت عملیات حرارتی قوسی قرار گرفتند. در این عملیات حرارتی با استفاده از اعمال حرارت ناشی از قوس ساکن، محدوده دمایی از دمای محیط تا بالای نقطه ذوب در نمونه ایجاد می‌شود. با استفاده از این فرایند، نمونه‏‌هایی با شدت جریان‌های 100 آمپر به مدت ‌زمان 1 و 2 و 15 دقیقه عملیات حرارتی شدند. برای بررسی‌های تجربی و ریاضی از میکروسکوپ الکترونی، پردازش تصویر و مدل انتقال حرارت گذرا با تقارن محوری استفاده شد. در ادامه با استفاده هم‌زمان از نتایج تجربی و عددی، یک مدل ریاضی برای سینتیک انحلال رسوبات γ ’ در منطقه متاثر از حرارت این جوش‌ها ارائه شد. نتایج میکروسکوپ الکترونی نشان دادند که میزان انحلال و شکل رسوبات γ ’  به شدت تحت تاثیر فاصله از منبع حرارتی است. میزان انرژی اکتیواسیون انحلال رسوبات γ ’  با افزایش زمان، افزایشی بوده و مقدار آن نیز بین 40 تا 80 کیلوژول بر مول به دست آمد.

dissolution kinetics of γ′ precipitate in in738lc nickel base superalloy using arc heat treatment

nickel base superalloy in738lc is widely used in power plant industry and gas turbine blade manufacturing. the main strengthening mechanism of this alloy is the precipitation hardness caused by γ′ precipitates. these precipitates play an important role in determining the mechanical properties of this alloy and their amount and morphology changes under heat treatment. in this research, in order to investigate the evolution of γ’ precipitates during heat treatment, a number of solution annealed samples were subjected to arc heat treatment. in this heat treatment, by applying heat caused by a static arc, a temperature ranges from the ambient temperature to above the melting point is created in the sample. using this process, samples with 100 amp currents were heat treated for 1, 2 and 15 minutes. electron microscope, image processing and transient heat transfer model with axial symmetry were used for experimental and mathematical investigations. in the following, using the experimental and numerical results simultaneously, a mathematical model for the dissolution kinetics of γ’ precipitates in the heat-affected zone of these welds was presented. the results of electron microscopy showed that the dissolution rate and shape of γ′ precipitates are strongly influenced by the distance from the heat source. the activation energy of dissolution of γ′ precipitates increased with increasing time and its value was between 40 and80 kj/mol.