مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

تأثیر همگن‌سازی بر ریزدانه‌سازی ریزساختاری و شکل‌پذیری گرم سوپرآلیاژهای پایه نیکل René 65

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده فناوری‌های مواد و ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
10.22034/ijissi.2026.2073744.1334
چکیده
در این پژوهش، تأثیر عملیات‌های مختلف همگن‌سازی بر سوپرآلیاژ پایه نیکل René 65 مورد بررسی قرار گرفت. همگن‌سازی تک‌مرحله‌ای در دو دمای 1100 و 1150 درجه سانتی‌گراد، هر یک به مدت 5 ساعت، انجام شد. همچنین، یک چرخه همگن‌سازی دومرحله‌ای شامل 5 ساعت عملیات در هر یک از این دو دما اجرا گردید. رفتار شکل‌پذیری گرم با استفاده از آزمون کشش گرم در دماهای مختلف ارزیابی شد. نتایج نشان داد که همگن‌سازی تک‌مرحله‌ای در دمای بالاتر 1150 درجه سانتی‌گراد، در مقایسه با عملیات در دمای 1100 درجه سانتی‌گراد، منجر به شکل‌پذیری کمتر (10%) و بروز ویژگی‌های شکست ترد شد؛ در حالی که شکل‌پذیری در تیمار 1100 درجه سانتی‌گراد به 45% رسید. این کاهش شکل‌پذیری احتمالاً ناشی از حضور فازهای ثانویه کم‌ذوب غنی از زیرکونیوم است که موجب تضعیف مرزدانه‌ها و وقوع شکست بین‌دانه‌ای در حین تغییر شکل در دمای بالا می‌شوند. در مقابل، همگن‌سازی دومرحله‌ای (ابتدا در دمای 1100 درجه سانتی‌گراد و سپس در دمای 1150 درجه سانتی‌گراد) و به‌دنبال آن سردکردن در هوا، در مقایسه با همگن‌سازی تک‌مرحله‌ای در دمای بالا، موجب بهبود قابل‌توجه شکل‌پذیری و دستیابی به مقدار 45% شد. این افزایش شکل‌پذیری را می‌توان به حفظ نسبی فازهای بین‌دندریتی، از جمله ساختارهای یوتکتیکی و رسوبات تیغه‌ای‌شکل (احتمالاً فاز η)، نسبت داد که در طی عملیات همگن‌سازی به‌طور کامل حل نشده یا در حین سردکردن سریع مجدداً رسوب کرده‌اند. این ویژگی‌های باقی‌مانده ممکن است با ممانعت از رشد بیش‌ازحد دانه‌ها و کاهش تردی مرزدانه‌ها، موجب بهبود شکل‌پذیری گرم آلیاژ شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Heaney J.A, Lasonde M.L, Powell A.M, Bond B.J, O'Brien C.M, Development of a new cast and wrought alloy (René 65) for high temperature disk applications. In: Ott E, Banik A, Liu X, Dempster I, Heck K, Andersson J, Grob J, Gabb T, Helmink R, Wusatowska-Sarnek A, editors. 8th International Symposium on Superalloy 718 and Derivatives, Warrendale (PA). TMS; 2014: 67-77.
[2] Wessman A.E, Physical metallurgy of Rene 65, a next-generation cast and wrought nickel superalloy for use in aero engine components [dissertation], Cincinnati (OH): University of Cincinnati. 2016.
[3] Zhang B, Zhao G, Zhang W, Research on highperformance turbine disk material GH4065 and associated advanced processing techniques, AMS. 2015; 51(10): 1227-34.
[4] Shui L, Fu J, An investigation on as-cast microstructure and homogenization of nickel base superalloy René 65, High Temp Mater Processes. 2022; 41(1): 555-67.
[5] Liang W, Zhang L, Cui Y, Zhang H, Lin Y, Hot deformation behavior and processing map of Waspaloy superalloy. J Alloys Compd. 2016; 688: 354-63.
[6] Liu W, Liu S, Dong J, Hot deformation behavior and microstructural evolution of a powder metallurgy nickelbased superalloy, Mater Sci Eng A. 2020; 772: 138740.
 [7] Ma S, Cao L, Wang X, et al. Influence of heat process on microstructure and mechanical properties of DD5 single crystal superalloy during manufacturing, J Mater Eng Perform. 2025; 34: 5339-46.
[8] Yao Z, Wang J, Wu J, Wu Y, Guan X, Qin X, Zhou L, The solidification segregation and homogenization behavior of a new solid-solution strengthened Ni-based superalloy: key effects of Zr microalloying, Adv Eng Mater. 2025; 27(12): 2402608.
[9] Zhou Y, Wang B, Li S, Li W, Xu K, Liang J, Zhou F, Wang C, Wang J, On the segregation behavior and influences of minor alloying element Zr in nickel-based superalloys, J Alloys Compd. 2022; 897: 163-69.
[10] Zhang W, Wang Y, Zhu Z, The evolution of γ′ precipitates in a Ni-based superalloy during multi-step aging, Mater Charact. 2017; 131: 114-23.
[11] Li C, Liu S, Zhang J, Influence of homogenization treatment on liquation and microstructural evolution of nickel-based superalloys, J Mater Sci Technol. 2018; 34(7): 1223-30.
[12] Zhao G.D, Yu L.X, Qi F, Liu F, Sun W.R, Hu Z.Q, The minor precipitation at the final stage of U720Li solidification, Acta Metall Sin Engl Lett. 2016; 29(6): 518-26.
[13] Jahangiri M.R, Boutorabi S.M.A, Arabi H, Study on incipient melting in cast Ni base IN939 superalloy during solution annealing and its effect on hot workability, Mater Sci Technol. 2012; 28(12).
[14] Asgari S, Sharghi-Moshtaghin R, Sadegh Ahmadi M, Pirouz P, On phase transformations in a Ni-based superalloy, Philos Mag. 2013; 93(10): 1351-70.
[15] Liu G, Xiao X, Véron M, Birosca S, The nucleation and growth of η phase in nickel-based superalloy during longterm thermal exposure, Acta Mater. 2020; 185: 493-506.
[16] Hou K, Ou M, Xing W, Ma G, Hao X, Wang M, Ma Y, The formation of η-Ni3Ti phase microstructure in a cast nickel-based superalloy with high Ti/Al ratio, J Mater Res Technol. 2024; 29: 764-78.