تأثیر افزودن جزئی منیزیم بر ریزساختار و خواص مکانیکی دما بالای سوپرآلیاژ Hastelloy X

نویسندگان

پژوهشکده مواد فلزی ، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی تأثیر افزودن جزئی منیزیم بر رفتار مکانیکی دما بالا و تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ Hastelloy X است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش منیزیم از صفر تا  ppm47، اندازه دانه از 64 به 38 میکرومتر کاهش و میزان کسر حجمی کاربیدها از 2/2 به 6/4 درصد افزایش یافته است. همچنین منیزیم توزیع ذرات کاربیدی در زمینه را از درشت و پیوسته به‌صورت مجزا تغییر داده است. منیزیم با مکانیزم جدایش در مرزدانه و در مرز کاربید/ زمینه منجر به تغییر ترکیب شیمیایی کاربیدها شده و خواص مکانیکی آلیاژ را تحت تأثیر قرار می‌دهد. افزایش منیزیم از صفر تا ppm 47 باعث افزایش استحکام کششی از 309 به 345 مگاپاسکال، کاهش داکتیلیته و افزایش عمر گسیختگی از 16 به 30 ساعت شده است. اندازه دانه و میزان کاربیدها عوامل تأثیرگذاری در میزان عمر گسیختگی است و در این پژوهش افزایش میزان کاربیدها در اثر افزودن منیزیم مکانیزم غالب بر افزایش عمر گسیختگی است.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Mg on Microstructure and High Temperature Mechanical Properties of Hasteloy X Superalloy

نویسندگان [English]

  • A. Panahi Moghadam
  • M. Seifollahi
  • S. M. Abbasi
Metallic Materials Research Center (MMRC_MA), Malek Ashter University of Technology Tehran, Iran.
چکیده [English]

This paper was concerned with the effect of Mg on the temperature mechanical behavior and evaluation of the microstructure. The results showed that with increasing Mg from 0 to 47 ppm, the grain size was reduced from 64 to 38 µm and the carbides volume fraction was raised from 2.2 to 4.6 vot%. Mg changed the morphology of the carbide from a coarse and continuous one to a separate one. Mg with the mechanisms of grain boundary and matrix/carbide boundary led to changing the carbide composition and also, the mechanical properties. Mg increment from 0 to 47 ppm caused the enhancement of yield strength and rupture life from 309 to 345 MPa and from 16h to 30h, respectively. Grain size and the amount of carbide were the main factors contributing to the rupture of life properties in this study. The increment of the carbide volume fraction was the main mechanism of rupture life enhancement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hastelloy X Superalloy
  • Mg
  • Carbide Volume Fraction
  • Tensile Properties
  • Rupture Properties

مراجع

1. Baek, E. R., Park, S. S., Sihotang, R., and Choi, S., “Heat Treatment of the Degraded Hastelloy-X for High Cycle Fatigue Properties”, 9th International Conference on Fracture & Strength of Solids, pp. 9-13, 2013.
2. Zhao, J. C., Larsen, M., and Ravikumar, V., “Phase Precipitation and Time-Temperature-Transformation Diagram of Hastelloy X”, Material Science and Engineering: A, Vol. 293, pp. 112-119. 2000.
3. Aghaie-khafri, M., and Golarzi, N., “Dynamic and Metadynamic Recrystallization of Hastelloy X Superalloy”, Journal of Material Science, Vol. 43, pp. 3717-3724, 2008.
4. Matthey, L., “Main Technical Properties and Features of Alloy X”, Lamineries Matthey, pp. 1-3, 2013.
5. Banerjee, K., “The Role of Magnesium in Superalloys-A Review”, Materials Sciences and Applications, Vol. 2, pp. 1243-1255, 2011.
6. Bor, H., Chao, C., and Ma, C., “The Effects of Mg Microaddition on the Mechanical Behavior and Fracture Mechanism of MAR-M247 Superalloy at Elevated Temperatures”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 30, pp. 551-561, 1999.
7. Xie, X., Xu, Z., Qu, B., Chen, G., and Radich, J., “The Role of Mg on Structure and Mechanical Properties in Alloy 718”, Superalloys, pp. 635-642, 1988.
8. Ge, H., Youdelis, W., Chen, G., and Zhu, Q., “Interfacial Segregation of Magnesium in Nickel Base Superalloy: Carbide Morphology and Properties”, Materials Science and Technology, Vol. 5, pp. 985-990, 1989.
9. Liu, X., Dong, J., Xie, X., and Chang, K. M., “The Appearance of Magnesium and its Effect on the Mechanical Properties of Inconel 718 with Low Sulfur Content”, Materials Science and Engineering: A, Vol. 303, pp. 262-266, 2001.
10. Dong, J., Xie, X., and Thompson, R., “The Influence of Sulfur on Stress-Rupture Fracture in Inconel 718 Superalloy”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 31, pp. 2135-2144, 2000.
11. Bor, H., Ma, C., and Chao, C., “The Influence of Mg on Creep Properties and Fracture Behaviors of Mar-M247 Superalloy under 1255 K/200 Mpa”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 31, pp. 1365-1373, 2000.
12. Bor, H., Chao, C., and Ma, C., “The Influence of Magnesium on Carbide Characteristics and Creep Behavior of the Mar-M247 Superalloy”, Scripta Materialia, Vol. 38, pp. 329-335, 1997.
13. Debarbadillo, J., “Effect of Uncombined Calcium and Magnesium on the Malleability of Nickel Alloys”, Superalloys: Metallurgy and Manufacture, pp. 95-107, 1976.
14. Lv, M., Li, X., Min, Y., Liu, C., Jiang, M. and Wang, B., “Effect of Trace Magnesium Addition on the Characteristics of Mechanical Properties in High Strength Low Alloy Steel”, 5th International Conference on Advanced Design and Manufacturing Engineering, pp. 492-498, 2015.
15. Kimura, K., Fukumoto, S., Shigesato, G. i., and Takahashi, A., “Effect of Mg Addition on Equiaxed Grain Formation in Ferritic Stainless Steel”, ISIJ International, Vol. 53, pp. 2167-2175, 2013.
16. Chen, G., Wang, D., Xu, Z., Fu, J., Ni, K. and Xie, X., “The Role of Small Amounts of Magnesium in Nickel-Base and Iron-Nickel-Base Superalloys after High Temperature Long Time Exposures”, Superalloys, pp. 611-620, 1984.
17. Ma, P., Yuan, Y., and Zhong, Z., “Creep Behavior of Magnesium Microalloyed Wrought Superalloys”, Superalloys, pp. 625-633, 1988.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 37، شماره 2
شهریور 1397
صفحه 29-37

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی