일방향응고 247LC 초내열합금의 용접 응고균열 거동에 대한 연구
- Alternative Title
- Study on Solidification Cracking Behavior of Directionally Solidified 247LC Superalloy welds
- Abstract
- Directionally solidificated 247LC superalloy applied to gas turbine blade has been reported to have solidification cracking phenomena during welding. Therefore, in order to secure a sound tip welds of 247LC superalloy gas turbine blade, it is essential to suppress solidification cracking susceptibility. In this study, BTR was evaluated through a varestraint test incorporating heterogeneous welding (solid/liquid coexistence temperature range reduction) and oscillation welding(solidification mode control) using dissimilar filler materials to suppress solidification cracking. As a result, BTR was reduced through dissimilar(400 K → 217 K) and oscillation welding(400 K → 275 K). However, in both welding processes, solidification cracks occurred during welding under without external load. Therefore, the correlation between epitaxial growth and solidification crack inhibition was investigated by performing high-speed single-mode fiber laser welding accompanied by rapid solidification. As a result, solidification cracks were completely suppressed with an epitaxial growth rate of 99% when laser welding at a welding speed of 1000 mm/s within one crystal grain of 247LC-DS superalloy. Finally, based on the results, actual gas turbine blade tip welding guidelines were presented.
- Issued Date
- 2023
- Awarded Date
- 2023-08
- Type
- Dissertation
- Keyword
- 247LC superalloy, Solidification cracking, Mushy zone, Solidification mode, Epitaxial growth
- Publisher
- 부경대학교
- Alternative Author(s)
- Kyeong Min Kim
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 신소재시스템공학과
- Advisor
- 천은준
- Table Of Contents
- 제1장 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 본 논문의 구성 8
제2장 이론적 배경 11
2.1 Ni계 초내열합금 11
2.1.1 247LC 초내열합금 16
2.2 247LC 초내열합금의 용접 응고균열 거동 및 야금학적 억제 방안 18
2.2.1 고상/액상 공존온도범위의 영향 20
2.2.2 응고모드의 영향 22
2.2.3 급속응고 및 에피택셜 성장의 영향 25
2.3 초내열합금의 용접 응고균열 거동 평가법 28
2.2.2.1 Varestraint 시험 28
제3장 Ni계 상용 용가재 적용에 따른 247LC 초내열합금 용접 응고균열 번화 거동 32
3.1 서언 32
3.2 사용재료 및 실험방법 33
3.2.1 사용재료 33
3.2.2 이종 용접부에 대한 Varestraint 시험 35
3.2.3 미세조직 분석 39
3.2.3.1 SEM 분석 39
3.2.3.2 EPMA 분석 39
3.3 247LC 초내열합금 이종용접부의 BTR 변화 거동 40
3.4 247LC 이종용접부의 고상/액상 공존온도범위에 미치는 TCP상 형성의 영향 50
3.5 ERNiCrMo-3 적용에 따른 BTR 저감 검증 61
3.6 결론 64
제4장 응고모드에 따른 247LC 초내열합금 용접 응고균열 번화 거동 65
4.1 서언 65
4.2 사용재료 및 실험방법 66
4.2.1 사용재료 66
4.2.2 오실레이션 용접에 대한 Varestraint 시험 및 가스텅스텐아크용접 67
4.2.3 미세조직 분석 71
4.2.3.1 OM 및 SEM 분석 71
4.2.3.2 EPMA 분석 71
4.2.3.3 EBSD 분석 71
4.3 247LC 초내열합금 아크 용접부 미세조직 72
4.4 247LC 초내열합금 아크 직선 및 오실레이션 용접부의 응고균열 거동 77
4.5 아크 오실레이션에 따른 BTR 변화 거동 85
4.6 아크 오실레이션에 따른 BTR 축소 거동 야금학적 메커니즘 91
4.6.1 용접 응고경로 및 거동 추정 91
4.6.2 용접 응고 미세조직과 균열 전파 거동의 관계 98
4.6.3 아크 오실레이션 용접부의 응고 결정립 미세화 106
4.7 아크 오실레이션 용접에서 축소된 BTR의 용접 검증 109
4.8 결론 113
제5장 고속 싱글모드 파이버 레이저 적용에 따른 247LC 초내열합금 용접부 에피택셜 성장 및 응고균열 억제 방안 115
5.1 서언 115
5.2 사용재료 및 실험방법 118
5.2.1 사용재료 118
5.2.2 싱글모드 파이버 레이저 용접 118
5.2.3 미세조직 분석 121
5.2.3.1 OM 및 SEM 분석 121
5.2.3.2 EPMA 분석 121
5.2.3.3 EBSD 분석 121
5.2.3.4 TEM 분석 122
5.2.4 고온경도 평가 122
5.3 247LC 초내열합금 싱글모드 파이버 레이저 용접부의 미세조직 및 응고 미세편석 거동 124
5.4 247LC 초내열합금 싱글모드 레이저 용접 응고균열 거동 129
5.5 급속용접에 따른 에피택셜 성장 및 응고균열 억제의 상관관계 135
5.6 무균열 레이저 용접부의 고온경도 143
5.7 결론 145
제6장 결론 147
- Degree
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