بررسی ریزساختار و خواص آلیاژ پایه نیکل ۷۱۸ تولید شده با فرآیند ساخت افزایشی با روش رسوب‌نشانی مستقیم فلزی با لیزر

بررسی ریزساختار و خواص آلیاژ پایه نیکل ۷۱۸ تولید شده با فرآیند ساخت افزایشی با روش رسوب‌نشانی مستقیم فلزی با لیزر


بررسی ریزساختار و خواص آلیاژ پایه نیکل ۷۱۸ تولید شده با فرآیند ساخت افزایشی با روش رسوب‌نشانی مستقیم فلزی با لیزر

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: بررسی ریزساختار و خواص آلیاژ پایه نیکل ۷۱۸ تولید شده با فرآیند ساخت افزایشی با روش رسوب‌نشانی مستقیم فلزی با لیزر

ارائه دهنده: Provider: یگانه قهرمانی - رشته مواد

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر محسن شیخی - دکتر یوسف مظاهری رودبالی

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر محمود مرادی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر اصفهانی - دکتر پاک

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 1401/12/16 ساعت 14-16

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر دانشکده مهندسی و فنی

چکیده: Abstract: ساخت افزایشی روشی جدید برای تولید قطعات در طیف مختلفی از مواد مانند فلز، پلیمر، پلاستیک و غیره است که توسط رایانه کنترل شده و با رسوب دادن مواد به صورت لایه¬ای، قطعات سه بعدی را ایجاد می¬کند. ساخت افزایشی سوپرآلیاژها در صنایع مختلف از جمله هوافضا، حمل و نقل، دفاع، زیست پزشکی، نیروگاه¬ها و تعمیر پره¬های توربین کاربرد دارد. اینکونل718 یکی از آلیاژهای متداول برای ساخت افزایشی فلز است و دارای طیف گسترده¬ای از کاربردها می¬باشد. در تحقیق پیش¬رو با استفاده از روش رسوب مستقیم فلز لیزر و لیزر فیبری یک کیلو وات، پودر سوپرآلیاژ اینکونل ۷۱۸ روی زیرلایه فولادی رسوب شد. در این فرایند پارامترهای ورودی متغیر پارامترهای نرخ جریان پودر، سرعت اسکن لیزر، الگوی اسکن و دیگر پارامترهای فرآیند نظیر قدرت لیزر، گاز محوری، گاز حامل پودر، قرارگیری لنز، تعداد لایه¬های رسوب، زمان توقف لایه¬های رسوب متوالی و موج پیوسته به عنوان پارامترهای ثابت تعیین شدند. هشت آزمایش با اعمال پارامترهای ورودی متغیر و ثابت انجام شده و نمونه¬ها با استفاده از پودر اینکونل718 و زیرلایه فولادی ساخته شدند. در این تحقیق اثر پارامترهای فرآیند نظیر نرخ جریان پودر، سرعت اسکن و الگو اسکن بر ریزساختار، میکروسختی و ارتفاع نمونه¬ها بررسی شد. میکروسکوپ نوری برای بررسی ساختار لایه¬های رسوب در بزرگنمایی کم، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی برای تصویربرداری از ریزساختار و بررسی ترکیب شیمیایی فازها و جهت اندازه¬گیری میکروسختی نقاط مختلف لایه¬های رسوب شده از دستگاه میکروسختی استفاده شد. علاوه بر این، محاسبه ترکیب شیمیایی پودر با آنالیز طیف سنج پلاسمای جفت شده¬ی القایی و ارتفاع نمونه¬ها با نرم¬افزار Digimizer انجام شد. بررسی¬های میکروسکوپی نشان داد در لایه¬های رسوب شده چندین نوع ریزساختار دیده می¬شود. مشاهده شد در پایین¬ترین قسمت لایه¬ها، ریزساختار به صورت سلولی است و با گذر به سمت بالا ریزساختار به شکل سلولی-دندریتی و سپس دندریت¬های ستونی و در نهایت دندریت¬های هم¬محور میل می¬کند. این غیر یکنواختی در ریزساختار می¬تواند به علت افزایش مادون انجماد ترکیبی از پایین تا بالای نمونه¬ها اتفاق بیفتد. از طرفی اندازه ریزساختار نمونه¬ها از پایین تا بالا افزایش داشت که به علت آهسته¬تر شدن سرعت سرمایش از پایین تا بالای نمونه¬ها بود. بررسی¬ها نشان داد سوپر آلیاژ اینکونل 718 از فازهای مختلفی تشکیل شده است. فاز پایه، فاز ϒاست و فازهای دیگری از جمله فاز لاوه و کاربید در آلیاژ اینکونل ۷۱۸ ایجاد می¬شوند. سختی سنجی نمونه¬ها نشان داد که میکروسختی نمونه¬ها به صورت غیریکنواخت توزیع شده است که می¬توان اینگونه توجیه کرد که با کاهش نرخ جریان پودر، ضخامت لایه¬ها کم می¬شود که در این صورت هر لایه به HAZ لایه قبلی تبدیل شده و سختی کاهش می¬یابد. همچنین با افزایش سرعت اسکن، ناحیه HAZ کوچکتر شده و سختی نمونه¬ها افزایش می¬یابد. بالاترین میانگین میکروسختی 477 ویکرز است که در نرخ جریان پودر و سرعت اسکن بالا اتفاق افتاده است. محاسبه ارتفاع نمونه¬ها نشان داد با افزایش نرخ جریان پودر و کاهش سرعت اسکن ارتفاع نمونه¬¬ها افزایش می¬یابد. بالاترین ارتفاع نمونه¬ها 4031 میکرومتر است که در نرخ جریان پودر بالا و سرعت اسکن پایین اتفاق افتاده است. بررسی¬ها نشان داد که پارامتر الگو اسکن بر میکروسختی و ارتفاع نمونه¬ها تأثیر قابل توجهی نداشت.