PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Microstructural characterization of creep in the single crystal superalloy CMSX–4

Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Charakterystyka struktury monokrystalicznych odlewów nadstopu niklu CMSX–4 po próbie pełzania
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Blades and vanes structural components of turbine engines are processed to withstand high temperature during loading conditions of service, fulfilling high standards of quality control and safety for effective use. Therefore, characterization of mechanical properties, such as creep behaviour, are necessary for appropriate control procedures on prediction of exploitation lifetime. The materials mostly used in manufacturing of these components are single crystal nickel-base superalloys. Creep behaviour characterization, composed of creep-rupture tests, were performed on a single crystal rods made of CMSX–4 superalloy obtained at a withdrawal rate of 3 and 5 mm/min. Cylindrical rods were directly solidified in the [001] direction in an ALD Vacuum Technologies investment casting furnace (VIM-IC 2). Then, prepared specimens were tested in tensile creep under constant stress of 248 MPa at a temperature of 982°C. The longitudinal and cross sections from tested samples, were characterized by TEM and X-ray diffraction methods. It was found that all samples showed a similar rupture mechanism. The electron backscatter diffraction (EBSD) measurements showed that octahedral and cubic slip systems were present however, the critical stress was present on {111} planes. It was observed that the cubic slip has the highest calculated Schmid factor along the dendrite cores while the octahedral slip occurs through entire sample volume. Samples obtained at 5 mm/min possess a visible widening of coherent scattering regions as shown in inverse pole figures. The reason of these changes is the fact that higher rate has the greatest probability of creating small angle boundaries, often occurring in the interdendritic channels.
PL
Monokrystaliczne odlewy nadstopu niklu CMSX–4 stosuje się na najbardziej wytężone elementy silnika odrzutowego, takie jak łopatki turbiny wysokiego ciśnienia. Musza one charakteryzować się dużą żarowytrzymałością oraz żaroodpornością. Dlatego jest ważne precyzyjne określenie wpływu zjawiska pełzania na strukturę tego materiału w zależności od warunków jego wytwarzania. Celem pracy było scharakteryzowanie zmian strukturalnych oraz określenie wytrzymałości na pełzanie monokrystalicznych odlewów otrzymanych z prędkościami wyciągania formy wynoszącymi 3 oraz 5 mm/min.
Słowa kluczowe
Rocznik
Strony
15--19
Opis fizyczny
Bibliogr. 14 poz., fig.
Twórcy
autor
  • University of Silesia, Institute of Materials Science, Chorzów
  • University of Silesia, Institute of Materials Science, Chorzów
  • Rzeszów University of Technology, Department of Materials Science, Rzeszów
autor
  • University of Silesia, Institute of Materials Science, Chorzów
  • Rzeszów University of Technology, Department of Materials Science, Rzeszów
autor
  • Rzeszów University of Technology, Department of Materials Science, Rzeszów
autor
  • University of Silesia, Institute of Materials Science, Chorzów
Bibliografia
  • [1] Geddes B., Leon H., Huang X.: Superalloys alloying and performance. ASM International, USA (2010).
  • [2] Reed R. C.: Superalloys: Fundamentals and applications. Cambridge University Press, Cambridge (2006).
  • [3] Yagi K., Merckling G., Kern T.-U., Irie H., Warlimont H. (eds.): Creep properties of heat resistant steels and superalloys. Landolt-Börnstein, Berlin (2004).
  • [4] Harris K., Wahl J. B.: Superalloy for single crystal turbine vanes. CA Patent 2,434,920, May (2008).
  • [5] Gancarczyk K., Albrecht R., Olesch Ch., Kubiak K., Sieniawski J.: Sposób oceny doskonałości struktury krystalicznej monokrystalicznych odlewów łopatek z nadstopu niklu CMSX-4. Inżynieria Materiałowa 6 (2015) 356÷362.
  • [6] Broomfield R. W., Ford D. A., Bhangu J. K., Thomas M. C., Frasier D. J., Burkholder P. S., Harris K., Erickson G. L., Wahl J. B.: Development and turbine engine performance of three advanced rhenium containing superalloys for single crystal and directionally solidified blades and vanes. J. Eng. Gas Turbines Power 120 (1998) 595÷608.
  • [7] Lelątko J., Bogdanowicz W., Dercz G., Albrecht R., Rak J., Sieniawski J., Stróż D.: Structure of single-crystalline turbine blades grown from CMSX-4 superalloy. Inżynieria Materiałowa 4 (2013) 317÷319.
  • [8] Gunturi S. S. K., MacLachlan D. W., Knowles D. M.: Anisotropic creep in CMSX-4 in orientations distant from <001>. Mat. Sci. Eng. A 289 (2000) 289÷298.
  • [9] Kakehi K., Latief F. H., Sato T.: Influence of primary and secondary orientations on creep rupture behavior of aluminized single crystal Ni-based superalloy. Mat. Sci. Eng. A 604 (2014) 148÷155.
  • [10] Sass V., Glatzel U., Feller-Kniepmeier M.: Creep anisotropy in the monocrystalline nickel-base superalloy CMSX–4. Superalloys 1996, eds. R. D. Kissinger, Deye D. J., Anton D. L., Cetel A. D., Nathal M. V., Pollock T. M., Woodford D. A. 283 (1996) 283÷290.
  • [11] Kalluri S., Abdul-Aziz A., McGaw M.: The influence of primary and secondary orientations on the elastic response of a nickel-base singlecrystal superalloy. NASA technical memorandum 106125 (1993).
  • [12] Ghighi J., Cormier J., Ostoja-Kuczynski E., Mendez J., Cailletaud G., Azzouz F.: A microstructure sensitive approach for the prediction of the creep behaviour and life under complex loading paths. Technische Mechanik 32 (2012) 205÷220.
  • [13] MacLachlan, D. W. Wright L. W., Gunturi S., Knowles D. M.: Constitutive modelling of anisotropic creep deformation in single crystal blade alloys SRR99 and CMSX–4. Int. J. Plasticity 17 (2001) 441÷467.
  • [14] McHugh P. E., Mohrmann R.: Modelling of creep in a Ni base superalloy using a single crystal plasticity model. Comput. Mater. Sci. 9 (1997) 134÷140.
Uwagi
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-129413f9-3c7d-4e78-b331-caf8cab4b98d
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.