بررسی ماندگاری تنشهای پسماند ناشی از شوک دهی لیزری در پره های توربین هوایی

سوپر آلیاژهای پایه نیکل به دلیل استحکام بالا مقاومت به خزش و پایداری ریز ساختاری در دماهای بالا از مواد کلیدی در پره های توربین هوایی هستند. با این حال ترکهای ناشی از خستگی حرارتی و مکانیکی همچنان چالش اصلی افزایش عمر خدمتی این قطعات اند. در این پژوهش، فرآیند شوک دهی لیزری (LSP) به عنوان یک فناوری پیشرفته اصلاح سطحی برای بهبود خواص مکانیکی سوپر آلیاژ ۸۰ Rene به کار گرفته شد. تمرکز اصلی بر ایجاد و ماندگاری تنشهای پسماند فشاری و اثر آنها بر رفتار خستگی، سختی سطحی و توپوگرافی در شرایط شبیه سازی شده سرویس توربین بود. LSP توانست تنشهای پسماند فشاری تا حدود ۴۸۲ مگاپاسکال ایجاد کند که ۵۷۰۰ پایدار ماندند و در °C ۶۷۰ تنها %۲۲% کاهش یافتند؛ در حالی که افت شدیدتر در ۷۷۰۰ و ۸۷۰ ناشی از بازیابی، بازتبلور جزئی، حل شدن و رهایی خزشی بود. سختی سطحی حدود ۲۶ افزایش یافت که حاصل افزایش چگالی نابجاییها، اعوجاج رسوبات Y و ایجاد گرادیان کرنش بود. آزمونهای خستگی نیز افزایش عمر را نشان دادند؛ به طوری که طول عمر در دمای محیط ۴.۸۷ برابر و در °C ۶۷۰ حدود ۲.۸۹ برابر شد. تحلیل مکانیزمی نشان داد LSP با افزایش آستانه تنش برای جوانه زنی ترک، پدیده انسداد ترک و کاهش AKeff نرخ رشد ترک را کاهش می دهد. بررسیهای AFM کاهش زبری و بهبود یکنواختی سطح را تایید کرد. در مجموع، LSP با هم افزایی تنش فشاری پایدار، افزایش سختی، کاهش زبری و انسداد ترک توان بالقوه بالایی در افزایش عمر پره های توربین، کاهش هزینه های تعمیر و ارتقای ایمنی موتورهای هوایی دارد.

کلیدواژه ها:

شوک دهی لیزری ، ماندگاری تنش پسماند ، سوپر آلیاژ پایه نیکل ۸۰ Rene ، رفتار خستگی