Influence of manufacture conditions on the properties of CMSX-4 single crystal castings

• Autorzy: Kubiak K. , Onyszko A. , Sieniawski J. , Bogdanowicz W. , Nowotnik A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków wytwarzania na właściwości monokrystalicznych odlewów ze stopu CMSX-4

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper is an attempt to determine the influence of manufacture conditions on the properties of CMSX-4 second generation single crystal superalloy castings. Single crystal rods with diameter of 12 mm and length 200 mm were casted by the vertical Bridgeman method in ALD Vacuum Technologies furnace. Pulling rates, typical for CMSX-4 nickel superalloy, were used: 4 mm/min and 5 mm/min. Using X-ray crystal topography study, distorted image of the arrangement of damaged single crystal areas was recorded. Tensile tests were carried out on the samples from the casts at temperature: 700, 750, 800, 850 and 900°C to determine their mechanical properties (R m , R e, Z, A). To evaluate the creep resistance a creep test at the temperature of 982°C with stress of 248 MPa was performed (alloy in as-cast condition and after heat treatment). In the case of single crystal rods a modification of the pulling rate from 4 mm/min to 5 mm/min does not noticeably change their structural perfection. The results of X-ray topography allow to conclude that structural perfection of rods does not depend on the distance from the selector, i.e. there was not change along the direction of their crystallisation. It has been found that with increasing pulling rate the nature of distribution along the axis of growth of the angle of [001] direction deviation from the axis of single crystal blades growth was changing.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu warunków wytwarzania na właściwości prętów monokrystalicznych wykonanych z nadstopu niklu drugiej generacji - CMSX-4. W badaniach stosowano monokryształy o kształcie walcowym o średnicy 12 mm i długości 200 mm uzyskane metodą Bridgmana w piecu próżniowym ALD Vacuum Technologies, przy prędkości wyciągania 4 i 5 mm/min. Wykonano badania rozkładu orientacji krystalicznej metodami topografii rentgenowskiej monokryształów. Właściwości mechaniczne wyznaczono w próbie statycznej rozciągania w temperaturze 20, 700, 750, 800, 850 i 900°C oraz pełzania w temperaturze 982°C przy naprężeniu 248 MPa (w stanie lanym oraz po umacnianiu wydzieleniowym). Ustalono, że zmiana prędkości wyciągania kryształów z 4 na 5 mm/min nie wpływa istotnie na doskonałość strukturalną odlewów monokrystalicznych Zdefektowanie strukturalne badanych prętów określone na podstawie topogramów rentgenowskich nie zależy od odległości od selektora (wzdłuż osi pręta). Stwierdzono, że rozkład zmian orientacji krystalicznej jest jednakowy na całej długości prętów.

Słowa kluczowe

EN

single crystal; turbine blade; casting; nickel superalloy; Bridgman method

PL

monokryształ; łopatka turbiny; odlewanie; nadstop niklu; metoda Bridgmana

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 622--624
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kubiak K.

autor

Onyszko A.

autor

Sieniawski J.

autor

Bogdanowicz W.

autor

Nowotnik A.

• Department of Materials Science, Rzeszow University of Technology,

Bibliografia

• [1] Sieniawski J.: Assessment criteria and methods for materials for components of aircraft turbine engines. Rzeszów University of Technology Publishers, Rzeszów (1995) (in Polish).
• [2] Reed R. C.: The Superalloys, fundamentals and application. Cambridge University Press, Cambridge (2006).
• [3] Betteridge W., Shaw S. W. S.: Development of superalloys. Materials Science and Technology 3 (1987) 682-694.
• [4] Williams J. C., Strake E. A.: Progress in structural materials for aerospace systems. Acta Materialia 51 (2003) 5775-5799.
• [5] Scharfrik R., Sprague R.: The saga of gas turbine materials. Advanced Materials and Processes 162 (2004) 3:33-35.
• [6] Whittaker G. A.: Precision casting of aero gas turbine components. Materials Science and Technology 2 (1986) 436-441.
• [7] Nabarro F. R. N., de Villiers H. L.: The Physics of Creep. Taylor and Francis (1995).
• [8] Suresh S.: Fatigue of Materials, 2nd edn. Cambridge University Press Cambridge (1998).
• [9] Livingston J. D., Cline H. E., Koch E. F., Russell R. R.: High speed solidification of several eutectic alloys. Acta Metallurgica 18 (1970) 399-403.
• [10] Cetel A. D., Duhl D. N.: Second generation nickel-base single crystal superalloy, in Reichman S., Duhl D. N., Maurer G., Antolovich S., Lund C., eds, Superalloys 1988, Warrendale, PA: The Metallurgical Society (1988) 236-243.
• [11] Barry T. I., Dinsdale A. T.: Thermodynamics of metal gas liquid reactions. Materials Science and Technolody 3 (1987) 503-510.
• [12] Onyszko A., Bogdanowicz W., Kubiak K., Sieniawski J.: X-ray topography study of the nickel superalloy CMSX-4 single crystals. Solid State Phenomena (reviewed, in print).
• [13] Bogdanowicz W.: Martensitic transformation in β1-CuZnAl single crystals studied by X-ray topography method. Scripta Materialia 37 (1997) 829-835.