فهرست مطالب

پژوهشنامه ریخته گری
سال ششم شماره 2 (پیاپی 20، تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/21
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هادی زهیری، سید محسن صدرالسادات زاده* صفحات 103-112
    در این پژوهش تاثیر دمای بارریزی، مقدار شیب، نوع قالب و لرزش در فرآیند‎ ‎نیمه جامد به روش سطح شیب دار خنک کننده بر ‏روی آلیاژ ‏‎ AXE622‎‏ (منیزیم- آلومینیم- عناصر نادر خاکی) بررسی گردید‎.‎‏ متغیرهای مذکور هر کدام در دو سطح تغییر داده شد و ‏ریخته گری در قالب های ماسه ای و فلزی نیز انجام گردید. شکسته شدن ساختار دندریتی منیزیم آلفا و تبدیل آنها از ساختار ‏دندریتی به کروی و گل برگی شکل، در ساختارهای نیمه جامد حاصل شده به طور واضحی مشاهده گردید. با افزایش شیب از 30 به ‏‏60 درجه ساختار غیردندریتی توسعه یافته و موجب بهبود استحکام نهایی و انعطاف پذیری به ترتیب‎ ‎به میزان 62 و 17 درصد شد. ‏همچنین در مقایسه نتایج سه دمای بارریزی 660، 680 و 700 درجه سانتی گراد مشخص شد که دمای 660 درجه موجب پر نشدن ‏قالب و دمای 700 نیز موجب کاهش خواص مکانیکی می شود. در این میان، دمای 680 نسبت به 700 درجه سانتی گراد، افزایش ‏‏33 درصدی استحکام نهایی و 5 درصدی ازدیاد طول را نشان داد. همچنین استفاده از قالب فلزی در مقایسه با ماسه ای، باعث ‏ریز شدن دانه ها (به میزان 13%)، ایجاد ساختار غیردندریتی تر، افزایش استحکام کششی معادل 81% و افزایش ازدیاد طول نسبی به ‏مقدار 15% شد. اعمال لرزش در سطح شیب دار به ریز شدن ساختار، توزیع بهتر فازهای ثانویه، افزایش سختی و استحکام نهایی ‏کمک کرده، به طوری که در مقایسه با نمونه بدون لرزش، بهبود استحکام نهایی مشاهده گردید.‏
    کلیدواژگان: آلیاژهای منیزیم-آلومینیم، نیمه جامد، روش سطح شیب دار، آلیاژ AXE622
  • محمد نجمی، سید محمد حسین میرباقری*، علی صالحی صفحات 113-124
    در این پژوهش به بررسی خواص خزشی و تغییر ریزساختار متالورژیکی پره های توربین گازی تولید شده به روش ریخته گری دقیق پرداخته می شود. این پره ها که آلیاژهای پایه نیکل هستند طبق استاندارد های اوکراینی با نام یا گرید CM88Y شناخته و در صنعت نیروگاه انتقال گاز ایران مصرف می شوند از این رو اطلاعات فنی در مورد این آلیاژ محدود است. در پژوهش حاضر سعی شده، ضمن معرفی این آلیاژ، خواص مکانیکی، خزشی و همچنین ریزساختار آن؛ برای یک پره مستعمل 18 هزار ساعت و پره 6 هزار ساعت اندازه گیری و با مقادیر مجاز استاندارد، مقایسه شود. نتایج نعداد قابل توجهی آزمون های مخرب، به کمک پارامتر لارسون-میلر، نشان می دهد، پره 18000 ساعت با داشتن منطقه تمرکزحرارتی، به علت حذف یا سایش موضعی پوشش سد حرارتی، دچارکاهش عمر خزشی به میزان 3800 ساعت شده است. همچنین فاز گاما پریم ثانویه از حالت مکعبی به کروی تبدیل شده و پدیده به هم پیوستن فازهای گاماپرایم ثانویه، در این پره ها رخ داده است
    کلیدواژگان: آلیاژ CM88Yریختگی، خزش، مشخصه یابی، ساختار میکروسکوپی
  • حسین رضایی، مریم مرکباتی*، امیر مومنی صفحات 125-132
    هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر چرخه های متفاوت عملیات حرارتی بر تحولات ساختاری و خواص مکانیکی ترکیب بین فلزی Ti-48Al-2Cr-2Nb است. انجام عملیات حرارتی در دمای 1175 C به مدت 24 ساعت، سبب ایجاد ساختار دوگانه شامل دانه های γ به همراه کولونیهای لایه‏ ای فاز γ و 2α با میانگین اندازه دانه 1160 میکرومتر شد. انجام عملیات حرارتی در دمای 1400 C به مدت 30 دقیقه باعث ایجاد ساختار شبه لایه ای از همین فازها با اندازه دانه 1300 میکرومتر گردید. با افزایش زمان نگهداری به 60 دقیقه، ساختار کاملا لایه‏ ای با اندازه دانه 1120 میکرومتر ایجاد شد. کاهش اندازه دانه در زمان نگهداری بیشتر به تکمیل فرایند تبلور همراه با ایجاد کولونیهای جدید لایه ای و از بین رفتن دانه های گامای باقیمانده نسبت داده می‏شود. انجام عملیات حرارتی در دمای 1380C به مدت 45 دقیقه نیز سبب تشکیل ساختار کاملا لایه ای با اندازه دانه 950 میکرومتر شد، اما توزیع اندازه دانه در این حالت یکنواخت‏ تر از ساختار لایه ای تشکیل شده در دمای 1400 C بود. با افزایش کسر حجمی کولونی های لایه ای، سختی ترکیب افزایش یافت. سختی ساختار دوگانه برابر 282 ویکرز و ساختار شبه لایه ای برابر 320 ویکرز اندازه گیری شد. نتایج آزمایش گسیختگی تنشی نشان داد عمر گسیختگی ساختار لایه ای در دما و تنش ثابت 115 ساعت بوده است، درحالیکه عمر گسیختگی ساختار دوگانه 22 ساعت است. این اختلاف به فاصله اندک بین لایه ها و در نتیجه کاهش طول لغزش موثر نابجاییها و دوقلویی‏ها نسبت داده میشود.
    کلیدواژگان: ترکیب بین فلزی Ti-48Al-2Cr-2Nb، عملیات حرارتی، ساختار دوگانه و لایه ای، عمر گسیختگی خزشی
  • حسین حسن پور، روح اله جماعتی* صفحات 133-141
    در این پژوهش، اثر فرایند پرس داغ روی ریزساختار و سختی آلیاژ ریختگی آلومینیم-سیلیسیم A390 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج با استفاده از میکروسکوپ نوری و سختی سنجی تهیه شد. ریزساختار نمونه ریختگی شامل سیلیسیم های اولیه بسیار درشت، سیلیسیم های یوتکتیک سوزنی شکل، ترکیبات بین فلزی و دندریت های بزرگ فاز آلفا بود. با افزایش مقدار کرنش در فرایند پرس داغ، سیلیسیم های اولیه و یوتکتیک به همراه ترکیبات بین فلزی شکسته و ریزتر شدند و توزیع آن ها در زمینه فاز آلفا یکنواخت تر گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که ریزساختار آلیاژ ریختگی از نظر اصلاح ذرات سیلیسیم اولیه، سیلیسیم یوتکتیک و ترکیبات بین فلزی، همچنین توزیع یکنواخت این ذرات و حذف تخلخل بهبود یافته است. اندازه سیلیسیم اولیه به طور چشمگیری از بیش از 100 میکرومتر (برای نمونه ریختگی) به کمتر از 5 میکرومتر (پس از پاس هفتم) کاهش یافته است. با افزایش کرنش تا پاس چهارم مقدار سختی آلیاژ از 87 به HB 65 کاهش یافت. با افزایش بیش تر کرنش از پاس چهارم تا پاس هفتم (نهایی) مقدار سختی به HB 81 افزایش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیم A390، پرس داغ، ریزساختار، سختی
  • علی جدیدی، معصومه سیف اللهی*، سید مهدی عباسی صفحات 143-155
    هدف از انجام این پژوهش، بررسی امکان کاهش زمان عملیات محلولی سوپرآلیاژ تک بلور CMSX-4 است که طبق استاندارد حدود 18 تا 20 ساعت به طول می انجامد. در این پژوهش، سه برنامه عملیات حرارتی محلولی با زمان کاهش یافته (1277 C/1h+1287 C/1h+1297 C/1h+1307 C/1,2,3h) بر روی نمونه های تک بلور سوپرآلیاژ CMSX-4 تهیه شده به روش بریجمن عمودی، انجام و نتایج آن بررسی شده است. جدایش عناصر آلیاژی، درصد حوضچه های یوتکتیک و میزان تخلخل ها، براساس اندازه گیری های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری(OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و طیف سنجی پراش انرژی(EDS) بصورت دقیق مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که عملیات محلولی انجام شده با زمان کاهش یافته نسبت به استاندارد، سبب حذف کامل حوضچه های یوتکتیک بین دندریتی شده و جدایش عناصر آلیاژی را بطور میانگین، حدود 30 درصد نسبت به حالت ریختگی کاهش داده است. اما نتایج نشان داده است که زمان کل عملیات، برای حذف تخلخل های تشکیل شده حین عملیات محلولی کافی نبوده است و درصد تخلخل ها از 83/0 درصد در نمونه ریختگی، به ترتیب به 01/1، 75/1 و 41/1 درصد در نمونه های عملیات حرارتی شده به مدت زمان 5/8، 5/9 و 5/10 ساعت، رسیده است.
    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ تک بلور، CMSX-4، عملیات حرارتی محلولی، جدایش عناصر آلیاژی
  • فائزه اکبری، رضا تقی ابادی*، مرتضی ثقفی یزدی، ایمان انصاریان صفحات 157-167
    در تحقیق حاضر، تاثیر ارتعاش قالب هنگام انجماد بر ریزساختار و رفتار خوردگی آلیاژ ریختگی Zn-4Si بررسی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از مطالعات ریزساختاری، اعمال ارتعاشات مکانیکی، موجب کاهش ابعاد و بهبود توزیع ذرات سیلیسیم اولیه (SiP) در زمینه آلیاژ می شود. همچنین بر اساس نتایج پردازش تصویری، در مقایسه با آلیاژ ریختگی، اندازه متوسط ذرات SiP پس از ارتعاش تحت سه بسامد 20، 40 و 60 هرتز به ترتیب حدود 34، 55 و 75 درصد کاهش و تعداد این ذرات در واحد سطح به ترتیب 6، 16 و 36 برابر می شود. علاوه بر این، ارتعاش قالب تحت سه بسامد 20، 40 و 60 هرتز به ترتیب موجب کاهش 50، 68 و 75 درصدی اندازه دانه آلیاژ و توسعه ناحیه هم محور می شود. نتایج حاصل از دو آزمایش خوردگی تافل و امپدانس در محلول NaCl 5/3 درصد وزنی حاکی از افزایش جریان خوردگی و انتقال ولتاژ خوردگی به مقادیر منفی تر در نمونه های ارتعاش یافته است. جریان خوردگی در نمونه بدون ارتعاش 5-1036/1- آمپر و در نمونه 60 هرتز 5-1033/2- آمپر است. همچنین مقاومت انتقال بار در نمونه 60 هرتز حدود 76 اهم است که در مقایسه با نمونه بدون ارتعاش (5/136 اهم) حدود 45 درصد کمتر است. افزایش چگالی مرزهای دانه و توزیع ظریف ذرات SiP (به عنوان مراکز کاتدی) در زمینه آلیاژ از جمله مهمترین عوامل افت مقاومت به خوردگی هستند زیرا موجب افزایش تعداد و کاهش فاصله بین پیل های گالوانیک در زمینه شده و مکان های مناسبی برای حفره زنی و حمله توسط محلول خورنده ایجاد می نماید.
    کلیدواژگان: آلیاژ Zn-4Si، ارتعاش مکانیکی، ریزساختار، خوردگی
|
  • Hadi ‎ Zahiri, Seyed Mohsen Sadrossadat Zadeh * Pages 103-112
    In this study, the effect of slope casting parameters including pouring temperature, slope angle, mold material, and vibration on the microstructure and mechanical properties of AXE622 alloy (Mg-Al-RE) was investigated. The mentioned parameters were changed at two levels. It is clearly observed that in this process, the shape of the α-Mg dendrites changes to the globular and rosseta shape morphology in the matrix. Increasing the slope from 30 to 60°, caused the development of non-dendritic (spherical) structure, increased the ultimate strength (62%), and improved the elongation by 17%. Selecting the melting temperature of 680 and 700° C caused the short run and decreased the ultimate strength, respectively. In this regard, by pouring the melt at 680 °C, the semi-solid casting was successfully completed and the mechanical properties of the alloy were improved. Comparing to the pouring temperature of 700 ° C, at the pouring temperature of 680 ° C, ultimate strength and elongation increase by 33% and 5%, respectively. The results indicated that the mold material change from sand to metal, led to decrease in the average of grain size (13%), less dendritic structures, increasing ultimate strength and elongation by 81% and 15% respectively. Applying vibration to the slope surface, led to reduce average grain size, increase hardness and ultimate strength, so that the ultimate strength increased by 3% compared to the sample without vibration.
    Keywords: Magnesium-Aluminum Alloys, Semi-Solid Processing, Slope Casting, AXE622 alloy
  • Mohammad Najmi, Seyed Mohammad Hossein Mirbagheri *, Ali Salehi Pages 113-124
    In this study, the mechanical properties of gas turbine blades are investigated by investment casting method. These Nickel-based alloys blades, with standard name, CM88Y, are made in Ukraine. Currently, these blades are used in Zorya brand gas turbines in most power plants in Iran. Therefore the technical information about this alloy are very limited. In this investigation, the CM88Y Nickel base alloy as a Ni-Co heat resistant super-alloy was assessed by a lot of destructive tests. Mechanical and creep properties as well as the phase microstructure for a turbine blade were measured after 6000 and 18,000 hours. The creep results by adding Larson-Miller parameter, revealed that the 18,000-hour blade with the hot-spot zone defect has a creep life less than 3,800 hours due to the TBC erosion and hot-spot defect. Also, the gamma prime phase has changed from a cubic morphology to a spherical shape associated to the coarsening phenomenon.
    Keywords: Casting CM88Y alloy, Creep, Hot Spot, Characterization, Microstructure
  • Hossein Rezaei, Maryam Morakabati *, Amir Momeni Pages 125-132
    The purpose of this research is to investigate the effect of different heat treatment cycles on structural changes and mechanical properties of Ti-48Al-2Cr-2Nb intermetallic compound. Heat treatment at 1175°C for 24 hours resulted in the formation of a duplex structure including γ grains along with colonies of γ and α2 layers with an average grain size of 1160 micrometers. Heat treatment at 1400°C for 30 minutes created a near lamellar structure of γ and α2 phases with a grain size of 1300 micrometers. By increasing the time to 60 minutes, a fully lamellar structure with an average grain size of 1120 micrometers was created. The decrease in grain size with increasing the heat treatment time is mostly attributed to the completion of the recrystallization process with the creation of new colonies and the destruction of the remaining gamma grains. Heat treatment at a temperature of 1380C for 45 minutes resulted in the formation of a fully lamellar structure with a grain size of 950 micrometers, but the grain size distribution is more uniform than the lamellar structure formed at a temperature of 1400 degrees. By increasing the volume fraction of colonies, the hardness increased. The hardness of duplex structure was 282 Vickers and the near lamellar structure was 320 Vickers. The results of the stress rupture test showed that the creep rupture life of the lamellar structure was 115 hours, while the life of duplex structure was 22 hours. This difference is attributed to the small distance between the layers.
    Keywords: Ti-48Al-2Cr-2Nb Intermetallic, Heat treatment, Duplex, Lamellar Microstructure, stress rupture
  • Hossein Hassanpour, Roohollah Jamaati * Pages 133-141
    In this research, the effect of the hot-pressing process on the microstructure and hardness of A390 cast aluminum-silicon alloy was investigated. The results were prepared using an optical microscope and hardness tester. The microstructure of the casting sample included very coarse primary silicones, acicular eutectic silicones, intermetallic compounds, and large alpha-phase dendrites. By increasing the amount of strain in the hot-pressing process, primary and eutectic silicones as well as intermetallic compounds were broken and finer, and their distribution in the alpha matrix became more uniform. The obtained results showed that the microstructure of the casting alloy has been improved in terms of the modification of primary silicon particles, eutectic silicon, and intermetallic compounds, as well as the uniform distribution of these particles and the removal of porosity. The initial silicon size is dramatically reduced from over 100 µm (for the cast sample) to less than 5 µm (after the seventh pass). By increasing the strain up to the fourth pass, the hardness of the alloy decreased from 87 to 65 HB. With the further increase of the strain from the fourth pass to the seventh (final) pass, the hardness value increased to 81 HB.
    Keywords: A390 aluminum alloy, Hot pressing, Microstructure, Hardness
  • Ali Jadidi, Masumeh Seifollahi *, Seyed Mahdi Abbasi Pages 143-155
    The purpose of this research is to investigate the possibility of reducing the solutionizing heat treatment duration of CMSX-4 single-crystal superalloy, which normally takes about 18 to 20 hours according to the standard. In this research, three solution heat treatment cycles with reduced time on single crystal samples of CMSX-4 superalloy made by the vertical Bridgman method, has been done and its results have been analyzed. The separation of alloying elements, the percentage of eutectic pools and the amount of porosities have been accurately evaluated based on microstructural measurements with optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and energy diffraction spectroscopy (EDS). The results showed that the solutionizing treatment performed with a reduced duration compared to the standard, caused the complete removal of inter-dendritic eutectic pools and the segregation of alloy elements has been reduced by about 30% on average compared to the as-cast sample. But the results have shown that even the longest suggested heat treatment duration was not enough to remove the porosity formed during the solutionizing process and the percentage of porosity has been reached from 0.83% in the as-cast sample to 1.01, 1.75 and 1.41% in heat treated samples for 8.5, 9.5 and 10.5 hours respectively.
    Keywords: Single Crystal Superalloy, CMSX-4, Solutionizing heat treatment, Alloying elements segregation
  • Faezeh Akbari, Reza Taghiabadi *, Morteza Saghafi Yazdi, Iman Ansarian Pages 157-167
    In the current study the effect of mold mechanical vibration during the solidification was studied on microstructure and corrosion behavior of Zn-4Si composite. According to the microstructural observation results, mechanical vibration substantially improved the SiP particle distribution and refined them. The image analysis results showed that mechanical vibration at 20, 40, and 60 Hz reduced the average size of SiP particles by 34, 55, and 75%, and increased their number density by 6, 16, and 36 times, respectively. Mechanical vibration at the 20, 40, and 60 Hz also decreased the average grain size by 50, 68, and 76%, respectively and increased the equiaxed zone in castings. The results of Tafel and impedance corrosion tests at 3.5 wt. % NaCl solution implied on increasing the corrosion current and shifting the corrosion potential to the more negative values in mechanically vibrated samples. The corrosion current of as-cast and 60 Hz samples were determined as -1.3610-5 and -2.3310-5 A, respectively. Mechanical vibration also reduces the corrosion resistance of samples where the resistance of 60 Hz sample (about 76 ohm) is lower than that of as-cast sample by about 45%. The increased density of grain boundaries and fine distribution of primary Si particles (as cathodic points) in the composite matrix are characterized as the most important factors decreasing the corrosion resistance of the composite. This is because they increased the number and interspacing of the galvanic cells within the matrix and exhibited appropriate locations for pitting.
    Keywords: Zn-4Si alloy, Mechanical vibration, Microstructure, corrosion