Θερμικές κατεργασίες γήρανσης σε υπερκράμα νικελίου Haynes 282. Μελέτη επίδρασης στη μικροδομή και σε θεμελιώδεις μηχανικές ιδιότητες

Ρούσσος, Χρήστος; Roussos, Christos

dc.contributor.author	Ρούσσος, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Roussos, Christos	en
dc.date.accessioned	2020-09-25T09:06:53Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51153
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18851
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υπερκράματα νικελίου	el
dc.subject	Θερμικές κατεργασίες	el
dc.subject	Τρόπος απόψυξης	el
dc.subject	Ηλεκτρονική μικροσκοπία	el
dc.subject	Σκληρομετρήσεις κατά Vickers	el
dc.subject	Nickel-based superalloys	en
dc.subject	Heat treatments	en
dc.subject	Cooling process	en
dc.subject	Electron microscopy	en
dc.subject	Vickers hardness test	en
dc.subject	Haynes 282	en
dc.title	Θερμικές κατεργασίες γήρανσης σε υπερκράμα νικελίου Haynes 282. Μελέτη επίδρασης στη μικροδομή και σε θεμελιώδεις μηχανικές ιδιότητες	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιομηχανικά Κράματα	el
heal.dateAvailable	2021-09-24T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-03-10
heal.abstract	Στην ακόλουθη εργασία πραγματοποιείται χαρακτηρισμός των μικρογραφικών δομών σε θερμικά κατεργασμένα δοκίμια υπερκράματος νικελίου, μέσω χρήσης τεχνικών ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, στοχεύοντας στην παρατήρηση των σχηματιζόμενων φάσεων και των δημιουργηθέντων κατακρημνισμάτων. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζονται δοκίμια υπερκράματος Haynes 282, τα οποία έχουν διαχωριστεί σε τρία είδη πειραμάτων. Στη μία περίπτωση, τα δοκίμια έχουν υποστεί θερμική κατεργασία στην πρότυπη θερμοκρασία ομογενοποίησης (1140οC/2h) και στη συνέχεια διαφοροποιούνται στον τρόπο απόψυξης (AC,FC,WQ). Στη δεύτερη περίπτωση, τα δοκίμια που υποβλήθηκαν σε απόψυξη σε αέρα και στο φούρνο υφίστανται το πρώτο και το δεύτερο στάδιο βάση της πρότυπης θερμικής επεξεργασίας της Haynes International (1010oC για 2 ώρες και απόψυξη στον αέρα και στη συνέχεια στους 788oC για 8 ώρες και απόψυξη, πάλι, στον αέρα). Τέλος, μετά την πρότυπη θερμοκρασία ομογενοποίησης και απόψυξη στο νερό, υφίσταται θερμικές κατεργασίες γήρανσης ενός σταδίου οι οποίες διαφοροποιούνται στη θερμοκρασία και στο χρονικό διάστημα έκθεσης του υλικού. Εν γένει, τα υπερκράματα νικελίου ορίζονται ως πολυκραματικά και πολυφασικά μεταλλικά υλικά. Αυτό το πλήθος των κραματικών προσθηκών και των περιεχόμενων φάσεων επιτρέπει την επίτευξη και διατήρηση υψηλής μηχανικής αντοχής σε υπερκρίσιμες συνθήκες λειτουργίας, μέσω μηχανισμών σκλήρωσης, όπως η δημιουργία στερεού διαλύματος αντικατάστασης και η κατακρήμνιση ενδομεταλλικών φάσεων και καρβιδίων, τα οποία παρεμποδίζουν τη μετακίνηση των διαταραχών και την ολίσθηση των ορίων των κόκκων. Τα υπερκράματα νικελίου είναι μεταλλικά υλικά υψηλών επιδόσεων, καθώς διακρίνονται από υψηλή μηχανική αντοχή σε Τoper ≥ 0,8 * Tm, συνδυάζουν υψηλή αντοχή σε ερπυσμό και κόπωση, έχοντας ταυτόχρονα καλή διαμορφωσιμότητα, συγκολλησιμότητα και θερμική σταθερότητα και παρουσιάζοντας αντίσταση σε οξειδωτικά και διαβρωτικά περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών. Τα παραπάνω γνωρίσματα, λοιπόν, τους επιτρέπουν την ευρύτατη χρήση σε εφαρμογές στην αεροναυπηγική βιομηχανία, στη χημική και πετροχημική βιομηχανία και σε εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας. Στα πλαίσια της μελέτης αυτής, όπως προαναφέρθηκε, το υπό εξέταση υλικό είναι το Haynes 282, ένα πολυκρυσταλλικό υπερκράμα νικελίου το οποίο αναπτύχθηκε το 2005. Ο κύριος μηχανισμός σκλήρωσής του είναι η κατακρήμνιση της γ΄ φάσης. Επιπροσθέτως, σε δευτερεύοντα βαθμό υφίσταται σκλήρωση και μέσω των μηχανισμών στερεού διαλύματος αντικατάστασης και κατακρήμνισης διαφόρων τύπων καρβιδίων (MC, M6C και M23C6). Το υπερκράμα αυτό χρησιμοποιείται ευρύτατα στην αεροναυπηγική βιομηχανία και ειδικότερα σε θερμά μέρη των αεροστροβίλων, καθώς και σε επίγειους αεροστρόβιλους σε εργοστάσια παραγωγής ενέργειας. Ο χαρακτηρισμός των αναπτυσσόμενων μικροδομών έπειτα από κάθε γήρανση πραγματοποιείται μέσω Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM), Φασματόμετρου Ακτίνων Χ Διασπειρόμενης Ενέργειας (EDS) και Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Διερχόμενης Δέσμης Ηλεκτρονίων (TEM). Επιπροσθέτως, πραγματοποιείται αξιολόγηση των μηχανικών ιδιοτήτων των υπό εξέταση δοκιμίων, μέσω σκληρομετρήσεων κατά Vickers. Με αυτό τον τρόπο, αναλύεται και η συσχέτιση της προκύπτουσας σκληρότητας των δοκιμίων με τη μικρογραφική τους δομή, όπως αυτή έχει οριστεί από την ανάλογη θερμική κατεργασία.	el
heal.abstract	In the following work, characterization of micrographic structures in heat treated speciments of nickel-based superalloy is carrying out, using electron microscopy techniques (scanning electron microscopy and transmission electron microscopy), aiming at the observation of the phases and precipitations formed. More specifically, the investigation of Haynes 282 superalloy samples has been separated into three types of experiments. In one case, the speciments were heat-treated at the typical solution annealing temperature (1140°C/2h) and then were varied in the cooling process (AC, FC, WQ). Subsequently, the samples, which were cooled on air and on furnace, were heat-treated at the first and second stage of the standard full heat treatment (1010°C/2h/AC and 788°C/8h/AC proposed by Haynes International). In the end, after the heat-treatment at the typical solution annealing temperature and the cooling process in water, the samples were submitted into thermal treatments of aging that vary in temperature and exposure time. Generally, superalloys of nickel are consisted of many alloying additions and phases at their microstructure. The variety of these alloying elements permits the achievement and maintenance of mechanical resistance to supercritical operating conditions, through strengthening mechanisms, such as the solid solution strengthening and the precipitation hardening of intermetallic phases and carbides, which prevent the movement of the disorders and the slip of the grain boundaries. Nickel-based superalloys are metallic high-performance materials, as they have superior mechanical properties at temperature that reaches the 80% percent of their melting point, combining high resistance to creep and fatigue and good formability, weldability and thermal stability. Furthermore, they have high resistance to corrosive environments of high temperatures. Therefore, nickel-based superalloys are mainly used in the aerospace industry, the chemical and petrochemical industry and steam turbine power plants. In this study, the investigated material is Haynes 282, a polycrystalline superalloy of nickel, which was invented in 2005. Haynes 282 is, mainly, strengthened by gamma prime phase (γ΄). Furthermore, this nickel-based superalloy can also be strengthened through mechanism of solid solution strengthening and precipitation hardening of various types of carbides (MC, M6C και M23C6). Haynes 282 is widely used in the aerospace industry and steam turbine power plants, especially in the hot sections of gas and steam turbine engines. The microstructural characterization was conducted through Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and Transmission Electron Microscopy (TEM). In addition, an evaluation of the mechanical properties of speciments was performed through Vickers hardness test. In this way, the correlation between the resulting hardness of the samples and their micrographic structure is also analyzed.	en
heal.advisorName	Φούρλαρης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Φούρλαρης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Παπαευθυμίου, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Χαλικιά, Ηλιάνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών. Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	199 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false