ارزیابی ریزساختاری و مکانیزم های آسیب پره متحرک ردیف اول توربین GE MS۹۰۱۱ پس از کارکرد طولانی مدت در شرایط کارکرد توربین
محل انتشار: فصلنامه مواد نوین، دوره: 14، شماره: 51
سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: فارسی
مشاهده: 33
فایل این مقاله در 12 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_JNMMI-14-51_004
تاریخ نمایه سازی: 17 بهمن 1402
چکیده مقاله:
چکیده مقدمه: سوپرآلیاژهای پایه نیکل رسوب سخت شونده به دلیل خواص مکانیکی دمای بالا منحصربفردشان، دارای قابلیت کارکرد در شرایط دما- فشار بالا در محیط های خورنده هستند. یکی از کاربردهای این آلیاژها استفاده در بخش داغ توربین های گازی است که می توانند به عنوان پره های متحرک و ثابت مورداستفاده قرار گیرند. به دلیل زمان بالای کارکرد این قطعات در دمای نسبتا بالا (۸۰۰ الی ۹۵۰ درجه سانتی گراد)، خواص این آلیاژها پس از مدتی تغییر کرده و همچنین احتمال ایجاد آسیب های مختلفی از قبیل اکسیداسیون، تغییر شکل های شدید موضعی، خزش و خستگی در آن ها وجود دارد. این تغییرات و آسیب های بیان شده روی قابلیت اطمینان کارکرد این قطعات حساس و همچنین عملکرد آنها به شدت تاثیر می گذارند. روش: در این تحقیق به بررسی مکانیزم های آسیب و خواص ریزساختاری سوپرآلیاژ GTD-۱۱۱ به عنوان یک سوپرآلیاژ پایه نیکل رسوب سخت شونده، پرداخته می شود. لذا در این تحقیق از ایرفویل پره ۷۵۰۰۰ ساعت کارکرده به عنوان منطقه تحت حرارت بالا و از ریشه به عنوان ریزساختار شاهد استفاده شده است. مشخصه یابی آلیاژ کارکرده به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی پرتو ایکس انجام شد. به منظور بررسی های آسیب های ناشی از کارکرد، پره مورد نظر توسط آزمون های غیر مخرب پرتو ایکس و آزمون مایع نافذ فلورسنتی مورد بررسی قرار گرفته شد. یافته ها: طبق تحلیل المان محدود، بخش ایرفویل پره دمای بالایی را تجربه می کند که در محدود ۸۰۰-۹۲۵ درجه سانتی گراد است. براساس نتایج بدست آمده از آزمون های غیر مخرب، سطح پره فقط دارای عیوبی از قبیل کندگی پوشش سد حرارتی، تغییر فرم های پلاستیک موضعی در نوک پره است. براساس بررسی های ریزساخاری، تغییرات شدیدی ریزساختاری ازقبیل درشت شدن و تغییر مورفولوژی از مکعبی به کروی فازهای رسوب سخت اولیه γ′، انحلال فازهای رسوب سخت ثانویه γ′ که در زمینه γ قرار داشتند، تجزیه فازهای کاربیدی MC به فازهای M۲۳C۶، پیوستگی فازهای کاربیدی M۲۳C۶ در مرزدانه و ایجاد فازهای TCP در مناطق بین دندریتی ناشی از کارکرد طولانی مدت، دیده شده است. براساس نتایج بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، نابجایی هایی در زمینه γ و فصل مشترک γ-γ′ مشاهده شده است. قابل ذکر است به دلیل پایین بودن سطح تنش، مقدار نابجایی های موجود در فاز γ′ که میتواند به صورت SFE و APB باشد، محدود است. نتیجه گیری: نتایج ریزساختاری حاکی از وجود زوال ساختاری شدید پس از ۷۵۰۰۰ ساعت کارکرد توربین است. زوال ساختاری اصلی که میتواند منجر به کاهش شدید خواص مکانیکی در دمای بالا و به تبع آن کاهش شدید قابلیت اطمینان شود عبارتند از تغییر اندازه و مورفولوژی فازهای رسوب سخت γ′ و پیوستگی فازهای کاربیدی ترد در مرزدانه های آلیاژ GTD-۱۱۱. اکسیداسیون در مرزدانه و ایجاد ترک در سوراخ هوا خنک پره در ارتفاع ۵۰ درصد ایرفویل نیز به عنوان دیگر مکانیزم آسیب تعیین شده است.
کلیدواژه ها:
نویسندگان
حسن قربانی
دانشجوی دکتری رشته مهندسی مواد، گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه تهران، تهران، ایران
حسن فرهنگی
دانشیار، گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه تهران، تهران، ایران
مهدی ملکان
دانشیار، گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه تهران، تهران، ایران
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :