Directionally solidified CMSX-4 nickel based superalloys; microstructure, orientation, residual stress, microanalysis

• Autorzy: Major B. , Kubiak K. , Bonarski J. , Szczerba M. , Major Ł. , Rakowska A.

Warianty tytułu

PL

Kierunkowo krystalizowane nadstopy na bazie niklu CMSX-4; mikrostruktura, orientacja, naprężenia własne, mikroanaliza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Analysis has been performed in two directions: (i) examinations of residual stress in single-crystal blades in as cast state and after heat treatment using X-ray method, (ii) diagnostics of crystallographic preferred orientation (XRD, EBSD) and study of microstructure in the micro (SEM,TEM) and nanoatomic (HREM) scale. Method of residual stress measurement in single -crystal material has been elaborated. Examinations by SEM and TEM verified two phases character of materials comprising: cubical precipitates of y'-phase surrounded by y phase of matrix. The size of precipitates was about 1 ~m. The material has a monocrystalline structure with <001> axial orientation for precipitates and <110> orientation for the substrate. The density of dislocations was smaller in the centre of the sample and they were localized at the yy' border or they cross the border along the (110) plane. For the more detailed study of dislocations at the interphase, the filtration technique "twin-oval" mask of reflection on the Fourier transform for TEM examinations was applied. Beside microstructure studies, a chemical SEM/EDX and TEM/EDS microanalysis was carried out. Examinations of residual stress revealed its high variation in "as cast" state at the various places of the blade. Application of heat treatment led to the stress relaxation and its uniformity.

PL

Prowadzono analizę w dwóch kierunkach: (i) badania metodą rentgenowską naprężeń własnych w monokrystalicznych łopatkach w stanie odlanym i po obróbce cieplnej, (ii) diagnozowania uprzywilejowanej orientacji krystalograficznej (XRD, EBSD) oraz mikrostruktury na poziomie skali mikro (SEM, TEM) oraz nano i atomowej (HREM). Opracowano metodę wyznaczania naprężeń własnych w materiale o charakterze monokrystalicznym. Badania SEM i TEM zweryfikowały charakter dwufazowy materiału, tj. osnowa otacza zbliżone do sześcianów wydzielenia y', wielkość których wynosiła około 1 ~m. Struktura tworzywa ma charakter monokrystaliczny o osiowej orientacji typu <001> dla wydzieleń oraz <110> dla osnowy. Dyslokacji w środku próbki było zdecydowanie mniej i lokowały się one albo w granicach faz y/y', albo przecinały je wzdłuż płaszczyzn (110). W celu ujawnienia w badaniach TEM dyslokacji na granicy faz zastosowano technikę filtracji maską twin-oval refleksu na transformacie Fouriera. Obok analizy mikrostruktury przeprowadzono badania mikroanalizy SEM/EDX oraz TEM/EDS. Pomiary naprężeń własnych w stanie po krystalizacji wykazały duże ich zróżnicowanie w łopatce. Zastosowana obróbka cieplna prowadziła do relaksacji naprężeń i ich ujednorodnienia.

Słowa kluczowe

EN

CMSX-4 superalloys; crystallographic orientation; residual stress; microanalysis; TEM

PL

nadstopy CMSX4; orientacja krystalograficzna; naprężenia własne; mikroanaliza; TEM

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 614--617
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Major B.

autor

Kubiak K.

autor

Bonarski J.

autor

Szczerba M.

autor

Major Ł.

autor

Rakowska A.

• Institute of Metalurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Kraków,

Bibliografia

• [1] McLean M.: Directionally solidified materials for high temperature service. The Institute of Metals, London (1983).
• [2] McLean M.: Investment casting – developments in microstructural control and mechanical performance. Mater. Sci. Technol. 3 (1988) 205-217.
• [3] Superalloys II. Publ. by John Wiley&Sons (1987).
• [4] Bhadeshia H. K. D. H.: Nickel based superalloys, http://www.msm.cam. ac.uk/phasetrans/2003/Superalloys/superalloys.html
• [5] Sarath E, Menon K.: Microstructural characterization of nickel-based superalloys. Microsc. Microanal. 11 (Suppl 2) (2005) 1668.
• [6] Korhonen M. A., Paszkiet Ch. A.: X-ray determination of the residual stresses in thin films deposited on silicon substrates. Scripta Metallurgica 23 (1989) 1449-1454.
• [7] Kamminga J. D., de Keijser Th. H., Mittemeijer E. J., Delhez R.: New methods for diffraction stress measurement: a critical evaluation of new and existing methods. Journal of Applied Crystallography 33 (2000) 1059- 1066.
• [8] Wasilewski R. W.: Elastic constants and Young’s modulus of NiAl. Transactions of the Metallurgical Society of AIME 236 (1966) 455-457.
• [9] Sot R., Kurzydłowski K. J.: Ab initio calculations of elastic properties of Ni3Al and TiAl under pressure. Materials Science-Poland 23 (3) (2005) 587-590.