Impact of a Structure on Durability of Modified Nickel-Base Superalloys in Creep Conditions

• Autorzy: Cieśla M. , Mańka M. , Gradoń P. , Binczyk F.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0264

Warianty tytułu

PL

Wpływ struktury na trwałość w warunkach pełzania modyfikowanych nadstopów na bazie niklu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study assesses the impact of surface and bulk modification and filtration during pouring on a durability under accelerated creep conditions of casts made of IN-713C and MAR-247 nickel superalloys scrap used for manufacturing of aircraft engine parts. The impact of solutionizing (1185°C/2 h) with subsequent ageing (870°C/20 h) on the creep resistance of a casting made from MAR-247 coarse-grained superalloy was also examined. Morphological structure parameters were determined with the use of Met-Ilo software. Macrostructure analysis of casts showed very significant impact of surface modification treatment. Creep test results clearly showed that coarse grained samples of IN-713C and MAR-247 superalloys have higher creep resistance. Moreover alloy MAR-247 had higher creep durability after heat treatment compared to as-cast state.

PL

W pracy przeprowadzono ocenę wpływu zabiegów modyfikacji powierzchniowej i objętościowej oraz filtracji podczas zalewania form na trwałość w warunkach przyspieszonego pełzania odlewów wykonanych z odpadów poprodukcyjnych nadstopów niklu IN-713C i MAR-247 stosowanych na łopatki turbin silników lotniczych. Analizie poddano również wpływ operacji przesycania (1185°C/20 h) z następnym starzeniem (870°C/20 h) na trwałość pełzaniowa odlewu wytworzonego z stopu MAR-247 o strukturze gruboziarnistej. Badania makrostruktury wykonanych odlewów wykazały bardzo istotny wpływ zabiegu modyfikowania powierzchniowego. Stosując program Met-Ilo określono istotne z punktu widzenia trwałości parametry morfologiczne struktury. Próby pełzania wskazuje, że nadstopy IN-713C i MAR-247 charakteryzujace się wiekszym makroziarnem wykazywały dłuższy czas do zerwania próbki. Ponadto próbki stopu MAR-247 poddane obróbce cieplnej wykazują większą odporność na pełzanie niż próbki w stanie lanym.

Słowa kluczowe

EN

nickel alloys; creep; macrostructure; microstructure; modification

PL

stopy niklu; pełzanie; makrostruktura; mikrostruktura; modyfikacja

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 4
• Strony: 1559--1563
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cieśla M.

• Silesian University of Technology, 8 Krasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Mańka M.

• Silesian University of Technology, 8 Krasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Gradoń P.

• Silesian University of Technology, 8 Krasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Binczyk F.

• Silesian University of Technology, 8 Krasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] C. T. Sims, N. S. Stolaff, W. C. Hagel, Superalloys II, New York 1987.
• [2] Z. Dżygało, M. Łyżwiński, J. Otyś, S. Szczeciński, R. Wiatrek, Zespoły wirnikowe silników turbinowych, Warszawa 1982.
• [3] A. K. Koul, V. R. Parameswaran, J. P. Immarigeon, W. Wallace, Advances in High Temperature Structural Materials and Protective Coatings, Ottawa 1994.
• [4] Seon-gab Kim, Young-ha Hwang, Tae-gu Kim, Chang-min Shu, Failure analysis of J85 engine turbine blades, Eng Fail Anal 15, 394-400 (2008).
• [5] Haijun Tang, Dashu Cao, Hongyu Yao, Mingli Xie, Ruichun Duan, Fretting fatigue failure of an aero engine turbine blade, Eng Fail Anal 16, 2004-2008 (2009).
• [6] J. Sieniawski, Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych, Rzeszów 1995.
• [7] Y. Tamarin, Protective Coatings for Turbine Blades, Ohio 2002.
• [8] F. Binczyk, J. Śleziona, P. Gradon, Ceramic filters for bulk inoculation of nickel alloy castings, Archives of Foundry Engineering 11, 29-33 (2011).
• [9] F. Binczyk, P. Gradon, M. Manka, Mechanical Properties And Creep Resistance of Nickel Alloys After Complex Modification And Double Filtration, Archives of Foundry Engineering 12, 5-8 (2012).
• [10] M. Cieśla, Trwałość nadstopu niklu ZS6U z aluminidkowa warstwa ochronna w warunkach obciazen cieplnych i mechanicznych, Gliwice 2009.
• [11] J. Okrajni, M. Cieśla, L. Swadźba, High-Temperature Low-Cycle Fatigue and Creep Behaviour of Nickel-Based Superalloys with Heat-Resistant Coatings, Fatigue and Fracture of Materials and Engineering Structures 21, 947-954 (1998).
• [12] H. J. Frost, M. F. Ashby, Deformation-Mechanism Maps. The plasticity and creep of metals and ceramics, Oxford 1982.
• [13] J. Wyrzykowski, E. Pleszakow, J. Sieniawski, Deformation and cracking of metals (in polish), Warszawa 1999.
• [14] M. Ł. Bernsztejn, W. A. Zajmowskij, Structure and mechanical properties of metals (in polish), Warszawa 1973.
• [15] M. Zielińska, J. Sieniawski, M. Poreba, Microstructure and mechanical properties of high temperature creep resisting superalloy Rene 77 modified CoAl2O4, Archives of Materials Science and Engineering 28, 629-632 (2007).
• [16] M. Zielińska, J. Sieniawski, M. Wierzbińska, Effect of modification on microstructure and mechanical properties of cobalt casting superalloy, Arch Metall Mater 53, 887-893 (2008).
• [17] F. Binczyk, J. Śleziona, Mechanical properties and creep resistance behaviour of IN-713C alloy castings, Archives of Foundry Engineering 10, 9-13 (2010).
• [18] F. Binczyk, J. Śleziona, P. Gradoń, Modification of the macrostructure of nickel superalloys with cobalt nanoparticles, Composites 1, 49-55 (2011).