Fourth-generation single crystal nickel base superalloy for jet engine turbine blades application. 3D imaging and metrology of microstructure elements

• Autorzy: Ziętara Maciej , Kruk Adam , Cempura Grzegorz , Gruszczyński Adam , Czyrska-Filemonowicz Aleksandra

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2020.3.1

Warianty tytułu

PL

Monokrystaliczny nadstop niklu IV generacji na łopatki turbiny silnika odrzutowego. Obrazowanie 3D i metrologia elementów mikrostruktury

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Fourth-generation single crystal nickel base superalloy (PWA 1497) used for turbine blades application were subjected to three-dimensional micro- structural analysis. The FIB-SEM tomography was performed on the as received and creep deformed samples in order to visualize and quantify the microstructure elements of γ and γ’ phases. The results of 3D microstructural quantitative analysis were compared with the complementary results obtained by means of 2D TEM analysis. It was demonstrated that for modern single crystal nickel base superalloys, the measurements of the relative area fraction (A A) of γ’ phase in 2D images are adequate for measurements of the volume fraction (V V ) of this phase (A A ≅ V V ). Microstructural changes of the investigated superalloy revealed in 3D space were found to be much more complex than images of this microstructure obtained by electron microscopy techniques in two-dimensional space (2D).

Słowa kluczowe

PL

tomografia FIB-SEM; monokrystaliczne nadstopy niklu; rafting

EN

FIB-SEM tomography; single crystal Ni base superalloys; rafting

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 41, nr 3
• Strony: 12--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ziętara Maciej

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Międzynarodowe Centrum Mikroskopii Elektronowej dla Inżynierii Materiałowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Kruk Adam

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Międzynarodowe Centrum Mikroskopii Elektronowej dla Inżynierii Materiałowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Cempura Grzegorz

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Międzynarodowe Centrum Mikroskopii Elektronowej dla Inżynierii Materiałowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Gruszczyński Adam

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Międzynarodowe Centrum Mikroskopii Elektronowej dla Inżynierii Materiałowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Czyrska-Filemonowicz Aleksandra

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Międzynarodowe Centrum Mikroskopii Elektronowej dla Inżynierii Materiałowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Czyrska-Filemonowicz A., Dubiel B., Ziętara M., Cetel A.: Development of single crystal Ni-based superalloys for advanced aircraft turbine blades. Inżynieria Materiałowa 3–4 (2007) 128–133.
• [2] Caron P., Khan T.: Improvement of Creep strength in a nickel-base single-crystal superalloy by heat treatment. Materials Science and Engineering 61 (1983) 173–184.
• [3] Ziętara M., Cetel A., Czyrska-Filemonowicz A.: Microstructure stability of 4 th generation single crystal superalloy, PWA 1497, during high temperature Creep deformation. Materials Transactions 52 (3) (2011) 336–339.
• [4] Kruk A.: Tomografia elektronowa i jej zastosowanie w obrazowaniu i metrologii mikrostruktury materiałów. Wydawnictwa AGH, Kraków (2012).
• [5] Kubis A.J., Shiflet G.J., Dunn D.N., Hull R.: Focused ion-beam tomography. Metalurgical and Materials Transactions A 35 (2004) 1935–1943.
• [6] Uchic M.D., Groeber M.A., Dimiduka D.M., Simmons J.P.: 3D microstructural characterization of nickel superalloys via serial-sectioning using a dual beam FIB-SEM. Scripta Materialia 55 (2006) 23–28.
• [7] Kruk A., Czyrska-Filemonowicz A.: Contribution of electron tomography to development of innovative materials for clean energy systems and aeronautics. Archives of Metallurgy and Materials 58 (2013) 387–392.
• [8] Kruk A., Dubiel B., Czyrska-Filemonowicz A.: Examination of chemical elements partitioning between the γ and γ’ phases in CMSX-4 superalloy using EDS microanalysis and electron tomography. 2nd European Symposium on Superalloys and their Applications, 12–16 May 2014, Giens, France. Guédou J.Y., Choné J. (red.): MATEC Web of Conferences 14 (2014) 1–5.
• [9] Schlossmacher P., Klenov D.O., Freitag B., von Harrach S., Steinbach A.: Nanoscale chemical compositional analysis with an Innovative S/TEM-EDX system. Microscopy and Analysis 24 (7) (2010) 5–8.
• [10] Stadelmann P.: JEMS Java Electron Microscopy Software. http://cime.epfl.ch/ (2004).
• [11] Ziętara M.: Microstructure stability of second and fourth generation single crystal nickel-base superalloys during high temperature creep deformation. Praca doktorska. Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków (2011).
• [12] Hassomeris O., Schumacher G., Krüger M., Heilmaier M., Banhart J.: Phase continuity in high temperature Mo-Si-B alloys. A FIB-tomography study, Intermetallics 19 (2011) 470–475.
• [13] Epishin A., Link T., Brückner U., Portella P.D.: Kinetics of the topological inversion of the γ/γ’ microstructure during creep of a nickel-based superalloy. Acta Mater. 49 (2001) 4017–4023.
• [14] Hemmersmeier U., Feller-Kniepmeier M.: Element distribution in the macro-and microstructure of nickel base superalloy CMSX-4. Materials Science and Engineering A 248 (1) (1998) 87–97.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).