فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

از سوپر آلیاژهای پایه نیکل به دلیل خواص مکانیکی قابل‌قبول در دمای بالا در پره توربین‌های گازی و نیز موتورهای هوایی استفاده می‌شود. این قطعات داغ حین سرویس، تحت مکانیزم­های تخریبی نظیر خستگی، اکسیداسیون و خزش قرار دارند. یکی از روش‌های بهبود عملکرد و افزایش عمر این قطعات، کاهش مرز دانه‌ها در ریزساختار سوپر آلیاژ حین فرآیند ریخته‌گری است. در این پژوهش به بررسی رفتار خستگی کم چرخه یک سوپر آلیاژ پایه نیکل با ریزساختار انجماد جهت‌دار در دمای اتاق و دمای بالا پرداخته شد نمونه ریخته شده دارای ریزساختاری با جهت مرجح کریستالوگرافی [100] بودند. به‌منظور دستیابی به ساختار بهینه در سوپر آلیاژ، سه مرحله عملیات حرارتی روی نمونه‌ها انجام شد. آزمون‌های خستگی به روش کرنش کنترلی و نسبت بار صفر و با فرکانس Hz3/0 هم در دمای °C800 و هم دمای اتاق انجام شد. از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی برای مطالعه ریزساختار و سطح شکست نمونه‌ها استفاده شد. پس از انجام آزمون‌های خستگی، نمودارهای کافین- مانسون به‌منظور بررسی رابطه میان کرنش اعمالی و عمر نمونه‌ها رسم گردید. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش دما منحنی کافین- مانسون به پایین دستگاه مختصات انتقال و شیب و عرض از مبدأ منحنی با افزایش دما کاهش می‌یابد. بررسی منحنی‌های هیسترزیس هم نشان می‌دهد که با افزایش دما تنش بیشینه اعمالی به نمونه کاهش‌یافته و حلقه هیسترزیس بازتر می‌شود که نشان از نرم شدن ماده حین بارگذاری سیکلی است. مطالعه سطح شکست نمونه‌ها نشان داد که جوانه‌زنی ترک‌های خستگی از سطح نمونه آغاز می‌شود. مشاهده شد که جوانه‌زنی ترک از یک ذره کاربیدی در سطح آغاز شد. در نرخ کرنش پایین، خطوط ساحلی در ناحیه خستگی سطح شکست مشاهده شد. با توجه به اینکه ناحیه خستگی درصد کمی از سطح شکست را تشکیل می‌دهد، مرحله رشد ترک، کنترل‌کننده شکست خستگی است. مشاهده شد که در دمای اتاق رشد ترک خستگی به‌صورت درون‌دانه‌ای و در دمای بالا به‌صورت مرزدانه‌ای روی می‌دهد. شکست نهایی در نمونه‌ها با شکست دندریتی رخ می‌دهد.