مواد و ساخت پیشرفته

در تحقیقات اخیر، خواص خستگی چرخه بالا آلیاژ IN718 عملیات و پردازش­شده با شوک لیزری گرم (WLSP) پس از پیرسازی در دمای بالا در دمای اتاق و 600 ℃ مورد مطالعه قرار گرفته است.

لیزر شوک پینینگ[1] (LSP) که همان ضربه زدن به سطح با استفاده از شوک لیزری می­باشد،  یک روش موثر پردازش سطحی مبتنی بر لیزر است که برای پردازش مواد فلزی برای افزایش استحکام سطح، بهبود مقاومت در برابر سایش و خوردگی و افزایش عمر خستگی استفاده می‌شود.

در تازه­ترین تحقیقات، مکانیزم تقویت و سخت‌کنندگی حاصل از LSP گرم[2] (WLSP) روی لایه سطحی سخت‌شده آلیاژ IN718 برای آشکار کردن اثرات استحکام بسیار پایدار در دمای بالا مشخص شده است. بر اساس این مطالعه، نشان داده شده است تکنیک‌های سخت‌سازی سطحی به کمک حرارت مزایای آشکارتری در حفظ مقاومت در برابر خستگی و طولانی‌تر کردن عمر خستگی آلیاژ با لایه سطحی سخت‌شده در طول سرویس طولانی‌مدت در دمای بالا، در مقایسه با لایه‌برداری شوک لیزری معمولی (LSP) دارند. مشاهدات آزمایشگاهی نشان می­دهد پس از عملیات WLSP روی سطح سوپرآلیاژ پایه نیکل، ساختارهای پیچیده فازی γ″/ نابجایی با چگالی بالا با نقص چیدمان[3] (SFs) بالا و دوقلوهایی با اندازه نانو در فازهای γ″ احاطه‌شده توسط چگالی پایدارتر و بالاتر نابجایی‌های هندسی ضروری[4] (GNDs) در محل سخت‌شده لایه سطحی تشکیل می شوند. بنابراین، یک اثر تقویت­کنندگی قابل توجهی در لایه سطحی سخت شده، به دلیل تولید تنش­های پایدرتر ناشی از تغییر شکل ناهمگن[5] (HDI) به دست می­آید.

در عین حال، تکامل زیرساخت، کاهش تنش پسماند فشاری و رشد فاز γ″ در لایه سخت شده آلیاژ WLSP شده نیز در طول پیرسازی در دمای بالا، به دلیل وجود ساختار ویژه، پایداری ریزساختار و اثر تقویت­کنندگی تحت شرایط پیرسازی دمای بالا و و بارگذاری سیکلی متعاقب آن در دمای بالا مهار می­شود. بنابراین، هم مقاومت به ترک خستگی و هم زمان شروع آن در آلیاژ WLSP را می توان در سطح نمونه بهبود بخشید.

این مهم­ترین دلیلی است که می­توان پس از پیرسازی در دمای بالا، مقاومت در برابر خستگی نمونه WLSP شده را پایدار نگه داشت و استحکام خستگی متوسط را هم در دمای اتاق و هم در دمای 600 ℃ بهبود بخشید.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838822027311