مدلسازی میکروجدایش در سوپرآلیاژ پایه‌ نیکل CMSX-4 و همگن سازی آن در حین عملیات حرارتی

MODELLING OF THE MICROSEGREGATION IN CMSX-4 SUPERALLOY AND ITS HOMOGENISATION DURING HEAT TREATMENT

چکیده

میکرو جدایش در سوپرآلیاژ پایه‌ نیکل تک ­بلور CMSX-4 با استفاده از میکروآنالیز الکترونی در شرایط ریخته ­گری­ شده و پس از عملیات ­حرارتی انحلالی مطالعه گردیده است. برای ایجاد مسیر انجماد، یک فراوری آماری از داده­ ها توصیه می­ شود که بر مبنای مقدار قرار دارد. با استفاده از گرماسنجی روبشی تفاضلی و با مراجعه به داده­ های پارامترهای ترمودینامیکی، نشان داده می­شود که مسیر انجماد را نمی­توان بدون پذیرش اینکه نفوذ به عقب رخ می ­دهد توضیح داد. آنالیز میکروجدایش باقی مانده پس از عملیات­ حرارتی پیش­رونده نشان می­ دهد که بدلیل وجود مخلوط یوتکتیک نواحی دندریتی و بین ­دندریتی با نرخ ­های مختلفی همگن می­شوند. بنابراین، شواهدی از نفوذ سربالایی عناصر حل­ شونده در ناحیه یوتکتیک در حین همگن ­سازی وجود دارد. جملات ساده بر مبنای یک تغییر سینوسی از ترکسی برای تخمین زمان ­های همگن­ سازی ناکافی هستند.

تئوری ترکیبی از ترمودینامیک/سینتیک قادر به توضیح ­دادن بیشتر تاثیراتی است که رخ می­دهد یعنی ذوب اولیه، غنی­ سازی  پسماند با Ta، Mo  و انحلال  پس از آن. هرچند به کار بیشتر برای درک بهتر پارامترهای دینامیکی و سینتیکی لازم بوسیله مدل نیاز است اما همین کار نیز در این مرحله برای برآوردکردن ترکیب سوپرآلیاژ پایه‌ نیکل جدید و برای طراحی عملیات­ های حرارتی بهینه مفید است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Microsegregation in the single crystal superalloy CMSX-4 has been studied using electron probe microanalysis, both in the as-cast condition and after solution heat treatment. In order to establish the solidification path, a statistical treatment of the data is proposed, which is based upon the local value of the quantity CTa — CRe. Using differential scanning calorimetry and by appealing to a databasé of thermodynamic parameters, it is shown that the solidification path cannot be explained without acknowledging that backdiffusion occurs. Analysis of the microsegregation remaining after progressive heat treatment reveals that the dendritic and interdendritic regions homogenise at different rates, owing to the presence of the eutectic mixture; there is evidence of up-hill diffusion of solutes in the eutectic region during homogenisation.

Simple expressions based upon a sinusoidal variation of composition are inadequate for the estimation of homogenisation times. A coupled thermodynamic/kinetic theory is able to explain most of the effects which occur, i. e. incipient melting, enrichment of residual ^py^l by Ta, MO and subsequent dissolution. Although more work needs to be carried out to better establish the thermodynamic and kinetic parameters required by the model, it is at this stage already useful for the assessment of new superalloy compositions and for the design of optimal heat treatments.