محسن قنبری حقیقی(دانشجوی دوره دکتری مهندسی مواد و متالورژی)، ششم مهرماه 1393 از رساله دکتری خود با عنوان «شبیه سازی عددی و فیزیکی فرآیند انجماد جهت‌دار به منظور رشد تک بلور سوپر آلیاژ پایه نیکل» دفاع می کند.
چکیده
این رساله که راهنمایی آن را دکتر سعید شبستری و دکتر محمدرضا ابوطالبی بر عهده دارند، به شرح زیر است. ضمنا این جلسه دفاعیه ساعت 9:30 در محل آمفی تئاتر دانشکده مهندسی مواد و متالورژی برگزار می گردد. چکیده در این پژوهش، عوامل موثر بر ساختار و جهت بلوری در فرآیند رشد تک بلور سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 با استفاده از شبیه سازی عددی توسط نرم افزار المان محدود ProCAST و مدول محاسباتی CAFE و همچنین با کمک مدل فیزیکی آلیاژ Al-Cu، مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ایجاد یک دانه با جهت کریستالی مشخص، از یک انتخاب کننده بلور اسپیرال استفاده گردید. پارامترهای طراحی کریستال سلکتور شامل طول گام، قطر کانال و قطر چرخش اسپیرال به عنوان متغیر در طراحی اولیه انتخاب شد. همچنین مطالعات پارامتریک بر روی پارامترهای اصلی اثر گذار بر فرآیند رشد تک کریستال سوپرآلیاژ پایه نیکل شامل گرادیان دمایی (G) و سرعت رشد (R) مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت ارزیابی صحت نتایج شبیه سازی عددی از مدل فیزیکی Al-3wt. %Cu وهمچنین سیستم انجماد جهتدار آزمایشگاهی بریجمن مجهز به دستگاه آنالیز حرارتی و ترموکوپل های نوع K بهره برده شد. در ادامه تحقیق نمونه‌هایی از سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 با توجه به پارامترهای استخراج شده از شبیه سازی عددی، رشد داده شد. جهات کریستالی نمونه رشد داده شده با استفاده از روش تفرق الکترونهای برگشتی (EBSD) ارزیابی شد. همچنین به منظور بررسی ساختار انجمادی و ریزساختار نمونه های منجمد شده از میکروسکوپ نوری و الکترونی و آنالیز تصاویر حاصل استفاده شد. بررسی های صورت گرفته نشان دهنده عملکرد مطلوب کریستال سلکتور اسپیرال با طول گام 14 میلیمتر، قطر کانال 5 میلیمتر و قطر پیچش 20-15 میلیمتر است. همچنین کاهش گرادیان دمایی ناشی از افزایش سرعت حرکت نمونه از کوره، افزایش خروج حرارت از مبرد، و یا کاهش دمای بخش داغ کوره منجر به جوانه زنی دانه‌های هم محور در جلوی جبهه رشد دانه‌های ستونی می‌شود.