Χαρακτηρισμός με τεχνικές ηλεκτρονικής μικροσκοπίας των μετασχηματισμών φάσεων σε υπερκράμα νικελίου (Waspaloy®)

Αλεξανδράτου, Αναστασία; Alexandratou, Anastasia

dc.contributor.author	Αλεξανδράτου, Αναστασία	el
dc.contributor.author	Alexandratou, Anastasia	en
dc.date.accessioned	2016-10-04T09:35:59Z
dc.date.issued	2016-10-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43736
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5504
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Υπερκράμα Ni	el
dc.subject	GTAW	en
dc.subject	EBW	en
dc.subject	SEM	en
dc.subject	TEM	en
dc.title	Χαρακτηρισμός με τεχνικές ηλεκτρονικής μικροσκοπίας των μετασχηματισμών φάσεων σε υπερκράμα νικελίου (Waspaloy®)	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Επιστήμη υλικών	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/840868f9d668cd136ec6f074902084034906c943
heal.dateAvailable	2017-10-03T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-01
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται πλήρης χαρακτηρισμός των μικρογραφικών δομών σε συγκολλημένα και θερμικώς κατεργασμένα δοκίμια υπερκράματος νικελίου με τεχνικές ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, με σκοπό τη μελέτη των μετασχηματισμών φάσεων και των αντιδράσεων κατακρήμνισης. Συγκεκριμένα, εξετάζονται δοκίμια υπερκράματος Waspaloy®, τα οποία έχουν συγκολληθεί με τη συμβατική μέθοδο GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) και τη μη συμβατική EBW (Electron Beam Welding) και εν συνεχεία, έχουν υποστεί κατάλληλη θερμική κατεργασία ομογενοποίησης και γήρανσης (Post Weld Heat Treatment), βάσει προδιαγραφών της αεροναυπηγικής βιομηχανίας. Τα υπερκράματα νικελίου είναι μεταλλικά υλικά υψηλών επιδόσεων, με εφαρμογές κυρίως στην αεροναυπηγική βιομηχανία, στη χημική και πετροχημική βιομηχανία και σε εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας. Συνδυάζουν αυξημένη μηχανική αντοχή, αντίσταση στη διάβρωση και εξαιρετική επιφανειακή σταθερότητα σε ιδιαίτερα υψηλές θερμοκρασίες, ενώ επίσης εμφανίζουν μεγάλη αντοχή σε ερπυσμό και κόπωση κατά την έκθεσή τους σε διαβρωτικό περιβάλλον και σε υψηλά θερμοκρασιακά πεδία. Η χημική τους σύσταση χαρακτηρίζεται από πλήθος κραματικών προσθηκών, γεγονός που συμβάλλει στην ανάπτυξη μιας ιδιαίτερα πολύπλοκης μικροδομής, στην οποία αποδίδεται ο εξαιρετικός συνδυασμός των ιδιοτήτων τους. H διατήρηση της μηχανικής αντοχής σε απαιτητικές συνθήκες λειτουργίας επιτυγχάνεται μέσω των μηχανισμών σκλήρωσης της μεταλλικής μήτρας με τη δημιουργία στερεού διαλύματος αντικατάστασης, καθώς και μέσω κατακρήμνισης ενδομεταλλικών φάσεων και καρβιδίων. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης, το υπό εξέταση υλικό ήταν το Waspaloy®, ένα πολυκρυσταλλικό υπερκράμα νικελίου, σκληρυνόμενο μέσω κατακρήμνισης της ενδομεταλλικής φάσης γ’ (Ni3(Al,Ti)), το οποίο χρησιμοποιείται ευρύτατα στην αεροναυπηγική βιομηχανία και ειδικότερα, στα θερμά τμήματα των αεριοστροβίλων. Ο χαρακτηρισμός της αναπτυσσόμενης μικροδομής σε κάθε μια από τις τρεις διακριτές ζώνες συγκόλλησης των δοκιμίων πραγματοποιήθηκε μέσω των τεχνικών της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM) και Διερχόμενης Δέσμης (TEM), ενώ οι συμμετέχουσες φάσεις ταυτοποιήθηκαν μέσω Περιθλασιμετρίας Ακτίνων Χ (XRD). Επιχειρήθηκε, επίσης, ο προσδιορισμός της επίδρασης του θερμικού κύκλου της εκάστοτε μεθόδου συγκόλλησης, καθώς και της θερμικής κατεργασίας στην εξέλιξη των μετασχηματισμών φάσεων. Επιπρόσθετα, μελετήθηκε η μηχανική συμπεριφορά των δοκιμίων, μέσω δοκιμών μονοαξονικής εφελκυστικής καταπόνησης και μικροσκληρομέτρησης κατά Vickers. Η μηχανική απόκριση των εξεταζόμενων δοκιμίων συσχετίστηκε με τη μικρογραφική τους δομή, όπως αυτή διαμορφώθηκε από το θερμικό κύκλο και το τασικό πεδίο της εκάστοτε μεθόδου συγκόλλησης, καθώς και από το θερμικό κύκλο της θερμικής κατεργασίας.	el
heal.abstract	This thesis provides a complete microstructural characterization of welded and post weld heat treated specimens of Waspaloy®, by means of electron microscopy, in order to study phase transformations and precipitation reactions. The examined specimens were welded using the conventional process GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) and the unconventional process EBW (Electron Beam Welding). The specimens were then subjected to a post weld heat treatment, according to SAE Aerospace Material Specification 5544J. The applied heat treatment consisted of three steps, namely solution, stabilization and ageing. Nickel-based superalloys are metallic high-performance materials that are mainly used in the aerospace industry, the chemical and petrochemical industry and steam turbine power plants. They combine superior mechanical properties, corrosion resistance and excellent surface stability, while also exhibiting high resistance to creep and fatigue, even during exposure to a corrosive environment and elevated temperatures. They are among the most compositionally complex alloys ever developed, containing a variety of alloying elements and producing multiple phases. Superalloys are strengthened through three principal mechanisms: solid solution strengthening, precipitation hardening of intermetallics and carbide precipitation. In this study, the investigated material was Waspaloy®, a polycrystalline nickel-based superalloy, precipitation strengthened by γ’ (Ni3(Al,Ti)) particles, which is widely used in aerospace applications and especially in the hot sections of gas turbines. The microstructural characterization of the three welding zones of the specimens was conducted via Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM), while the phases present were identified using X-Ray Diffraction analysis (XRD). The aim of the thesis was the determination of the phase transformations that took place due to the welding processes and post weld heat treatment. In addition, the mechanical behaviour of the specimens was assessed through uniaxial tensile test, as well as Vickers microhardness test. The mechanical response of the tested specimens was correlated with their microstructure, which was strongly affected by the thermal cycle of each welding process and the thermal cycle of the applied post weld heat treatment.	en
heal.advisorName	Φούρλαρης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Φούρλαρης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	137 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true