TEM analysis of creep mechanisms of single-crystalline nickel-base superalloys

• Autorzy: Dubiel B. , Czyrska-Filemonowicz A.

Warianty tytułu

PL

Analiza mechanizmów pełzania monokrystalicznych nadstopów niklu za pomocą TEM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Microstructural changes during creep of <001> oriented single crystal Ni-base superalloys CMSX-4 and CM186LC at temperatures 750°C and 950°C have been analyzed in detail by means of transmission electron microscopy (TEM). These observations allowed the identification of the mechanisms controlling the creep deformation of single crystal superalloys with different volume fraction of y-y' eutectic. The present paper discuss in particular the following mechanisms: dislocation slip and climb in the y channels, cutting of y' precipitates by dislocation ribbons, formation of interfacial dislocation networks and morphological changes of cuboidal y' caused by rafting. Deformation of large interdenritic y' precipitates and its influence on creep strain is also discussed.

PL

Metodami transmisyjnej mikroskopii elektronowej zbadano zmiany mikrostruktury podczas pełzania monokrystalicznych nadstopów niklu CMSX-4 i CM186LC o orientacji <001> w temperaturze 750°C i 950°C. Obserwacje mikrostruktury pozwoliły na ustalenie mechanizmów kontrolujących odkształcenie podczas pełzania monokrystalicznych nadstopów niklu z rożnym udziałem eutektyki y/y'. W artykule omówiono następujące mechanizmy pełzania: poślizg (rys. 3, 4) i wspinanie dyslokacji w kanałach fazy y, przecinanie wydzieleń y' przez wstęgi dyslokacyjne (rys. 5), tworzenie siatek dyslokacyjnych na granicach międzyfazowych y/y' (rys. 7), zmiany kształtu sześciennych wydzieleń y' wskutek raftingu (rys. 8, 9). Zaobserwowano także odkształcenie dużych wydzieleń y' w obszarach międzydendrytycznych (rys. 6).

Słowa kluczowe

EN

creep; single crystal superalloy; y/y' microstructure; dislocations; transmission electron microscopy

PL

pełzanie; monokrystaliczny nadstop niklu; mikrostruktura y/y'; dyslokacja; transmisyjna mikroskopia elektronowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 610--613
• Opis fizyczny: Bibliog. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dubiel B.

autor

Czyrska-Filemonowicz A.

• Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, Kraków,

Bibliografia

• [1] Levitin V.: High temperature strain of metals and alloys. Physical Fundamentals. Viley VCH Verlag, Wienheim (2006).
• [2] Nabarro F. R. N., de Villiers H. L.: The physics of creep. Taylor and Francis, London (1995).
• [3] Blicharski M.: Odkształcanie i pękanie. WNT, Kraków (2002).
• [4] Reed R. C.: The superaloys. Fundamentals and applications. Cambridge University Press, Cambridge (2006).
• [5] Frost H. J., Ashby M. F.: Deformation-mechanism maps: The plasticity and creep of metals and ceramics. Pergamon Press, Oxford (1982).
• [6] Piearcey B. J.: Apparatus for producing single crystal metallic alloy objects. United States Patent 3542120, 11/24/1970.
• [7] Carron P., Khan T.: Evolution of Ni-based superalloys for single crystal gas turbine blade application. Aerosp. Sci. Technol. 3 (1999) 513-523.
• [8] Czyrska-Filemonowicz A., Dubiel B., Ziętara M., Cetel A.: Development of single crystal Ni-based superalloys for advanced aircraft turbine blades. Inżynieria Materiałowa 28 (2007) 128-133.
• [9] Kobayashi T., Harada H., Osawa M, Sato A.: Creep strength of Ir-containing 5th generation SC superalloy. Journal of Japan Institute of Metals 69 (2005) 1099-1103.
• [10] Murghrabi H.: Microstructural aspects of high temperature deformation of monocrystalline nickel base superalloys: some open problems. Materials Science and Technology 25 (2009) 191-204.
• [11] Svoboda J., Lukáš P.: Model of creep in <001> oriented superalloy single crystals. Acta Mater 46 (1998) 3421-3431.
• [12] Epishin A., Link T., Klingelhöffer H., Fedelich B., Portella P. D.: Creep damage mechanisms of single crystal nickel base superalloys. Creep & Fracture in high temperature components: Design & Life Assessment issues (2009) 692-701.
• [13] Edington J. W.: Practical electron microscopy in material science. Vol. 4. Macmillan and Phillips Electron Optics Publishing Group, London (1975).
• [14] Dubiel B., Czyrska-Filemonowicz A.: Microstructural changes during creep of CMSX-4 single crystal Ni base superalloy at 750°C. Journal of Microscopy 137 (2010) 364-369.
• [15] Leverant G. R, Kear B. H: The mechanism of creep in gamma prime precipitation-hardened nickel-base alloys at intermediate temperatures. Metallurgical Transactions 1 (1970) 491-498.
• [16] Dubiel B., Czyrska-Filemonowicz A.: Microstructural changes of CM186- LC single-crystal superalloy during creep deformation at 750°C. Journal of Microscopy 224 (2006) 8-11.
• [17] Rae C. M. F., Reed R. C.: Primary creep in single crystal superalloys: origins, mechanisms and effects. Acta Materialia 55 (2007) 1067-1081.
• [18] Lukáš P., Čadek J., Kunz L., Svoboda M., Klusák J.: Creep resistance of single crystal superalloys CMSX-4 and CM186LC. Kovove Mater. 43 (2005) 5-19.
• [19] Field R. D., Pollock T. M., Murphy W. H.: The development of γ/γʹ interfacial dislocation networks in Ni-base superalloys. Superalloys 1992, Seven Springs PA 1992, ed. S.D. Antolovich et al., The Minerals, Metals & Materials Society (1992).
• [20] Epishin A., Link T.: Mechanisms of high temperature creep of nickel-base superalloys under low applied stress. Superalloys 2004, Champion, PA 2004, ed. K.A. Green et al., The Minerals, Metals & Materials Society (2004).