Aging Effect on the Microstructural Evolution of Solution Solution Treated Hastelloy X Superalloy : 용체화 처리된 재사용 Hastelloy-X Superalloy의 미세구조 변화에 미치는 시효처리의 영향원문보기
Hastelloy X는 고용체 합금이지만 기본적으로 다양한 기계적 열처리가 Hastelloy X의 기계적 성질과 미세구조를 변화시킨다. Jet 엔진 시스템의 적용과 800 ℃ 부근에서의 사용을 위해 기계적 거동의 영향과 석출 공정에 대한 이해가 반드시 필요하다. Shroud는 Jet engine의 열차폐로서 약 850 ℃ 에서 1000 시간 이상 사용된다. 구성 성분에 근거하여 보면Shroud는 Hastelloy X 초합금으로 만들어졌다. 장시간의 작동 및 고온에서의 노출 이후에 열기계적 저하가 발생되었다. Shroud의 고비용 때문에 새로운 부품으로의 대체보다는 작동이 저하되는 성분이나 손상된 부분을 고치는 방식을 이용하여 경제적인 비용으로 실현이 가능해진다. 현재 연구의 목적은 장기간 극도의 고온에서 작동 이후의 석출 형상 조절 및 성장을 제어하기 위하여, Shroud에 미치는 용체화 열처리의 영향을 조사하는 것이다. 또한, 이번 연구는 저하된 기계적 성질을 복구하기 위한 방법으로 용체화 열처리를 제안한다. 1175 ℃에서 5분 동안의 Shroud 용체화 열처리는 상당한 기계적 성질의 증가와 ...
Hastelloy X는 고용체 합금이지만 기본적으로 다양한 기계적 열처리가 Hastelloy X의 기계적 성질과 미세구조를 변화시킨다. Jet 엔진 시스템의 적용과 800 ℃ 부근에서의 사용을 위해 기계적 거동의 영향과 석출 공정에 대한 이해가 반드시 필요하다. Shroud는 Jet engine의 열차폐로서 약 850 ℃ 에서 1000 시간 이상 사용된다. 구성 성분에 근거하여 보면Shroud는 Hastelloy X 초합금으로 만들어졌다. 장시간의 작동 및 고온에서의 노출 이후에 열기계적 저하가 발생되었다. Shroud의 고비용 때문에 새로운 부품으로의 대체보다는 작동이 저하되는 성분이나 손상된 부분을 고치는 방식을 이용하여 경제적인 비용으로 실현이 가능해진다. 현재 연구의 목적은 장기간 극도의 고온에서 작동 이후의 석출 형상 조절 및 성장을 제어하기 위하여, Shroud에 미치는 용체화 열처리의 영향을 조사하는 것이다. 또한, 이번 연구는 저하된 기계적 성질을 복구하기 위한 방법으로 용체화 열처리를 제안한다. 1175 ℃에서 5분 동안의 Shroud 용체화 열처리는 상당한 기계적 성질의 증가와 탄화물의 양을 약 15% 감소시킬 수 있는 것으로 관찰되었다. 용체화 처리된Shroud(ST-Shroud)의 평가는 850 ℃에서 몇몇의 유지 시간 동안의 시효에 의해 이루어졌다. 시효 동안의 미세구조적 평가는 상 변화에 근거하여 평가되었다. 탄화물 집단은 입계와 입자 내에서 증가되는 것을 보여주었다. 또한, σ와 µ 상의 핵이 각각 150, 200시간의 시효에서 시작되는 것을 발견하였다. 석출 특성과 발견은 각각의 상호보완적인 기법이 수반되었다: 광학 금속조직학, 주사전자현미경, X-ray 전자회절 분석을 갖춘 투과전자현미경 기술. 이러한 기법은 기계적 성질과 미세구조간의 관련과 석출에서의 차이점 해결에 도움을 주었다. 피로 시험은 500 MPa 응력 진폭에서 가능한 작동 시간을 얻기 위해 시효된 ST-Shroud를 이용하였다.
Hastelloy X는 고용체 합금이지만 기본적으로 다양한 기계적 열처리가 Hastelloy X의 기계적 성질과 미세구조를 변화시킨다. Jet 엔진 시스템의 적용과 800 ℃ 부근에서의 사용을 위해 기계적 거동의 영향과 석출 공정에 대한 이해가 반드시 필요하다. Shroud는 Jet engine의 열차폐로서 약 850 ℃ 에서 1000 시간 이상 사용된다. 구성 성분에 근거하여 보면Shroud는 Hastelloy X 초합금으로 만들어졌다. 장시간의 작동 및 고온에서의 노출 이후에 열기계적 저하가 발생되었다. Shroud의 고비용 때문에 새로운 부품으로의 대체보다는 작동이 저하되는 성분이나 손상된 부분을 고치는 방식을 이용하여 경제적인 비용으로 실현이 가능해진다. 현재 연구의 목적은 장기간 극도의 고온에서 작동 이후의 석출 형상 조절 및 성장을 제어하기 위하여, Shroud에 미치는 용체화 열처리의 영향을 조사하는 것이다. 또한, 이번 연구는 저하된 기계적 성질을 복구하기 위한 방법으로 용체화 열처리를 제안한다. 1175 ℃에서 5분 동안의 Shroud 용체화 열처리는 상당한 기계적 성질의 증가와 탄화물의 양을 약 15% 감소시킬 수 있는 것으로 관찰되었다. 용체화 처리된Shroud(ST-Shroud)의 평가는 850 ℃에서 몇몇의 유지 시간 동안의 시효에 의해 이루어졌다. 시효 동안의 미세구조적 평가는 상 변화에 근거하여 평가되었다. 탄화물 집단은 입계와 입자 내에서 증가되는 것을 보여주었다. 또한, σ와 µ 상의 핵이 각각 150, 200시간의 시효에서 시작되는 것을 발견하였다. 석출 특성과 발견은 각각의 상호보완적인 기법이 수반되었다: 광학 금속조직학, 주사전자현미경, X-ray 전자회절 분석을 갖춘 투과전자현미경 기술. 이러한 기법은 기계적 성질과 미세구조간의 관련과 석출에서의 차이점 해결에 도움을 주었다. 피로 시험은 500 MPa 응력 진폭에서 가능한 작동 시간을 얻기 위해 시효된 ST-Shroud를 이용하였다.
Though Hastelloy X is basically a solid-solution alloy, various thermomechanical treatments is basically done to change its mechanical properties and microstructure. Since it is intended for used up to 8000C and is now used in jet engine systems, we must understand the nature of the precipitation pr...
Though Hastelloy X is basically a solid-solution alloy, various thermomechanical treatments is basically done to change its mechanical properties and microstructure. Since it is intended for used up to 8000C and is now used in jet engine systems, we must understand the nature of the precipitation processes and the effect to the mechanical behavior. The Shroud has been used for more than 1000h at around 8500C as a thermal barrier in jet engine. Based on the composition, the Shroud was made of Hastelloy-X superalloys. After long time service and high temperature exposure, the thermomechanical degradation of mechanical properties occurred. Owing to the high cost of Shroud, it is economically more viable to repair damage or service-degraded components than to replace them with a new part. The aim of present study is to investigate the effect of solution heat treatment on Shroud due to control the precipitate formation and growth after suffering in extreme high temperature and long period of time. Also, in this investigation propose the solution heat treatment to restore the degraded mechanical properties. It is observed that solution heat treatment of Shroud at 11750C for 5 minutes can reduced the amount of carbide by approximately 15% and the mechanical properties increase considerably. Solution treated Shroud (ST-Shroud) evaluation was done by aging for several holding time at 8500C. The microstructural evolution during aging was evaluated to understand the nature of phases changed. It was shown that the population of carbides increased in the grain boundaries and within the grain. Furthermore, it was found the nucleation of σ and µ phases started at 150h and 200h aging respectively. Indentifying and characterizing the precipitates involved several complementary techniques: optical metallography, scanning electron microscopy, transmission electron microcopy equipped with Electron diffraction X-ray analysis. The techniques help resolve differences in precipitates and relate the microstructure to mechanical properties. The fatigue test was done on aged ST-Shroud to obtain the possibly working hours at 500MPa stress amplitude.
Though Hastelloy X is basically a solid-solution alloy, various thermomechanical treatments is basically done to change its mechanical properties and microstructure. Since it is intended for used up to 8000C and is now used in jet engine systems, we must understand the nature of the precipitation processes and the effect to the mechanical behavior. The Shroud has been used for more than 1000h at around 8500C as a thermal barrier in jet engine. Based on the composition, the Shroud was made of Hastelloy-X superalloys. After long time service and high temperature exposure, the thermomechanical degradation of mechanical properties occurred. Owing to the high cost of Shroud, it is economically more viable to repair damage or service-degraded components than to replace them with a new part. The aim of present study is to investigate the effect of solution heat treatment on Shroud due to control the precipitate formation and growth after suffering in extreme high temperature and long period of time. Also, in this investigation propose the solution heat treatment to restore the degraded mechanical properties. It is observed that solution heat treatment of Shroud at 11750C for 5 minutes can reduced the amount of carbide by approximately 15% and the mechanical properties increase considerably. Solution treated Shroud (ST-Shroud) evaluation was done by aging for several holding time at 8500C. The microstructural evolution during aging was evaluated to understand the nature of phases changed. It was shown that the population of carbides increased in the grain boundaries and within the grain. Furthermore, it was found the nucleation of σ and µ phases started at 150h and 200h aging respectively. Indentifying and characterizing the precipitates involved several complementary techniques: optical metallography, scanning electron microscopy, transmission electron microcopy equipped with Electron diffraction X-ray analysis. The techniques help resolve differences in precipitates and relate the microstructure to mechanical properties. The fatigue test was done on aged ST-Shroud to obtain the possibly working hours at 500MPa stress amplitude.
주제어
#superalloy hastelloy-X solution treatment precipitate high cycle fatigue test
학위논문 정보
저자
시호탕르수투
학위수여기관
영남대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
신소재공학 신소재공학과
지도교수
백응률
발행연도
2014
총페이지
80
키워드
superalloy hastelloy-X solution treatment precipitate high cycle fatigue test
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