تأثير ضخامت لايه پودر در فرايند ذوب بستر پودر با ليزر بر ريزساختار و خواص مكانيكي سوپرآلياژ هستلوي ايكس

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، تأثير ضخامت لايه پودر در فرايند ساخت افزايشي ذوب بستر پودر با ليزر (30، 60 و 90 ميكرومتر) بر ريزساختار و خواص كششي و تنش گسيختگي سوپرآلياژ پايه‌نيكل هستلوي‌ايكس به‌صورت جامع مورد بررسي قرار گرفت. نتايج ريزساختاري نشان داد كه نمونه‌هاي توليدشده با ضخامت لايه 30 ميكرومتر، به دليل دريافت انرژي ورودي بيشتر در هر لايه و سرعت سردشدن بالاتر، داراي حوضچه‌هاي مذاب كوچك‌تر، سلول‌هاي دندريتي ريزتر، و دانه‌هاي كوچك‌تري هستند. در ضخامت لايه 60 ميكرومتر حوضچه‌هاي مذاب و اندازه دانه‌ها در حد مياني قرار داشت، در حالي كه نمونه‌هاي 90 ميكرومتر به دليل سردشدن كندتر، از ساختار درشت‌تر و حوضچه‌هاي مذاب بزرگ‌تر برخوردار بودند. اين نتايج بيانگر آن است كه تغيير ضخامت لايه پودر به‌طور مستقيم بر رفتار انجماد، ريزساختار سلولي و هندسه حوضچه مذاب اثرگذار است. همچنين عمليات حرارتي آنيل انحلالي در دماي 1177 درجه سانتي‌گراد به مدت 75 دقيقه روي تمامي نمونه‌ها انجام شد. نتايج آزمون كشش نشان داد كه نمونه‌هاي افقي، استحكام تسليم و استحكام كششي نهايي بالاتري نسبت به نمونه‌هاي عمودي دارند، هرچند ازدياد طول آنها كمتر است. از ميان ضخامت‌هاي بررسي‌شده، ضخامت لايه 60 ميكرومتر بهترين عملكرد كششي را ارائه داد كه اين رفتار به چگالي نسبي بالاتر و كاهش عيوب عدم‌ذوب كامل نسبت داده مي‌شود. نتايج آزمون هاي تنش‌گسيختگي نشان داد كه هرچند عمر خزشي همه نمونه ها (181، 85 و 94 به ترتيب براي ضخامت هاي 30، 60 و 90 ميكرومتر) بالاتر از حد استاندارد آلياژ (24 ساعت) بود، ليكن نمونه‌هاي با ضخامت لايه 30 ميكرومتر عمر گسيختگي به مراتب بيشتري نسبت به نمونه‌هاي 60 و 90 ميكرومتر نشان دادند. هرچند افزايش ضخامت لايه موجب افزايش قابل‌توجه سرعت ساخت در فرآيند ذوب بستر پودر با ليزر مي‌شود، با اين حال، نتايج اين پژوهش نشان داد كه اين افزايش سرعت ممكن است با افت كيفيت ريزساختاري و مكانيكي همراه باشد براساس نتايج، ضخامت لايه 60 ميكرومتر براي بهبود خواص كششي به دليل عيوب ساختاري كمتر و ضخامت لايه 30 ميكرومتر براي افزايش عمر تنش گسيختگي به دليل چگالي ترك كمتر، تحت بارگذاري طولاني‌مدت مناسب‌تر ارزيابي شد.

237768

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان