Investment casting parameters impact on IN 713C nickel-based superalloy microstructure

• Autorzy: Roskosz S. , Cygan R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2016.2.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów technologicznych odlewania na strukturę odlewów precyzyjnych z nadstopu niklu IN 713C

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The basic process for manufacturing of aircraft engine hot section elements made of nickel-based superalloys is investment casting using multilayer ceramic shell moulds. Introduction of new engines designs with higher thrust, lower fuel consumption and lower noise emissions enforce continual modification of casting materials, models, ceramic moulds, including melting, pouring and heat treatment processes parameters. The aim of this study was to determine the effect of pouring temperature and cobalt aluminate modifier in the subsurface layer of the mould on macrostructure of the IN 713C castings. The size of misruns, chill, columnar and equiaxed zones on the surface of the wedge castings is most affected by pouring temperature. Additionally it was proved that cobalt aluminate is an effective modifier of the IN713C superalloy causing not only refinement of equiaxed grains, but also reduction in the columnar grain size fraction.

PL

Nadstop niklu IN 713C jest stosowany między innymi na łopatki turbin silników lotniczych, odlewane precyzyjnie metodą traconego wosku w wielowarstwowych formach ceramicznych. Łopatki turbin często charakteryzują się gruboziarnistą i niejednorodną strukturą, która nie spełnia rygorystycznych wymagań dotyczących części wykorzystywanych w przemyśle lotniczym. Poprawę struktury łopatek wytworzonych z nadstopów niklu można uzyskać w wyniku odpowiedniego kształtowania wielkości ziarna w procesie odlewania. Ziarna o kontrolowanych rozmiarach można otrzymać dzięki odpowiedniej temperaturze zalewania, temperaturze formy i zastosowaniu modyfikatora w powierzchniowej warstwie formy odlewniczej. Celem badań było określenie wpływu temperatury zalewania oraz udziału modyfikatora CoAl2O4 w warstwie przypowierzchniowej formy odlewniczej na strukturę odlewów z nadstopu IN 713C.

Słowa kluczowe

EN

investment casting; superalloys; microstructure; grain size; dendrite arm spacing

PL

odlewanie precyzyjne; nadstopy; mikrostruktura; wielkość ziarna; odległość międzydendrytyczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 37, nr 2
• Strony: 59--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Roskosz S.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Science, Katowice, Poland

autor

Cygan R.

• Pratt & Whitney Rzeszów S.A., Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Pollock T. M., Tin S.: Nickel-based superalloys for advanced turbine engines:chemistry, microstructure and properties. Journal of Propulsion and Power 22 (2006) 361÷374.
• [2] Zupanic F., Boncina T., Krizman A., Tichelaar F. D.: Structure of continuously cast Ni-based superalloy Inconel 713C. Journal of Alloys and Compounds 329 (2001) 290÷297.
• [3] Zyka J., Malek J., Hrbacek K.: Mechanical properties and microstructureof large IN713LC nickel superalloy castings. EUROSUPERALLOYS2014 – 2nd European Symposium on Superalloys and their Applications,Giens, France, May 10th÷16th (2014).
• [4] Matysiak H., Zagórska M., Bałkowiec A., Adamczyk-Cieślak B., CyganR., Cwajna J., Nawrocki J., Kurzydłowski K. J.: Microstructure degradation of the IN 713C nickel-based superalloy after the stress rupture tests.Journal of Materials Engineering and Performance 23 (2014) 3305÷3313.
• [5] Wei C. N., Bor H. Y., Ma C. Y. , Lee T. S.: A study of IN-713LC superalloy grain refinement effects on microstructure and tensile properties. Materials Chemistry and Physics 80 (2003) 89÷93.
• [6] Szeliga D., Kubiak K., Burbelko A., Cygan R., Ziaja W.: Modelling of grain microstructure of IN-713C castings. Solid State Phenomena 197(2013) 83÷88.
• [7] Zielińska M., Sieniawski J.: Surface modification and its influence on the microstructure and creep resistance of nickel based superalloy René 77.Archives of Metallurgy and Materials 58 (2013) 95÷98.
• [8] Jach A., Pieczaba D., Guzik E., Sieniawski J.: Influence of the ceramic moulds insulation on the quality of gas turbine blades made from the Inconel713C — nickel-based superalloy. Archives of Metallurgy and Materials 55 (2010) 37÷44.
• [9] Szczotok A., Chmiela B., Sozańska M.: Grain imaging and measurementon cross-section of turbine blade using EBSD and optical methods. Inżynieria Materiałowa 3 (2010) 695÷698.
• [10] Roskosz S., Adamiec J.: Quantitative evaluation of porosity and primary structure in directionally solidified blades made of CMSX-6 nickel alloy. Inżynieria Materiałowa 4 (2008) 371÷374.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.