بررسی فازهای موجود در یک سوپرآلیاژ ریختگی پایه کبالت Co-Al-W با استفاده از روش‌های تجربی و نرم‌افزار JMatPro

Abstract

تقاضا برای افزایش راندمان توربین‌های گازی، محرک اصلی برای توسعه نسل‌های جدید مواد دمای بالاست. در ‏این راستا سوپرآلیاژهای جدید پایه کبالت ‏Co-Al-W‏ حاوی فاز استحکام بخش '‏‎γ که پتانسیل مناسبی جهت ‏بکارگیری در دمای بالا دارند مورد توجه قرار گرفته‌اند. هدف اصلی این تحقیق بررسی فازهای ایجاد شده در یک ‏سوپرآلیاژ ریختگی چند عنصری از این خانواده، با استفاده از روش‌های تجربی و نرم‌افزار ‏JMatPro‏ است. به این ‏منظور پس از طراحی آلیاژ، عملیات ریخته‌گری آن در کوره ‏VIM‏ انجام شد. آلیاژ با استفاده از ‏SEM-EDS، ‏FE-SEM، ‏XRD‏ و ‏DSC‏ مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که در زمینه آلیاژ ریختگی (فاز γ)، تنها ‏فاز '‏‎γ و کاربیدهای ‏MC‏ (غنی از تیتانیم و تنگستن) حضور دارند. نتایج نرم‌افزار به خوبی حضور فازهای مذکور ‏و دماهای تشکیل آن‌ها را پیش‌بینی کرد. به علاوه نتایج نرم‌افزار نشان داد که فاز µ باید در ریزساختار آلیاژ ‏وجود داشته باشد. طبق نتایج و پیش‌بینی‌های نرم‌افزار، عملیات حرارتی در دمای ‏900 درجه سانتیگراد و زمان 48 ساعت ‏انجام شد و فاز غنی از تنگستن µ در ریزساختار به وجود آمد. نتایج نشان داد که از نظر ترمودینامیکی تشکیل ‏فاز µ لازم است اما تامین شرایط سینتیکی در تشکیل آن نقش مهمی دارد.‏