Grain imaging and measurement on cross-section of turbine blade using EBSD and light microscopy methods

• Autorzy: Szczotok A. , Chmiela J. , Sozańska M.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the most important factors having influence on working ability of cast turbine blades of jet engines made of nickel-base superalloy are grain size and shape. A qualitative characterization of the grains is insufficient, therefore new and the fastest possible methods of a quantitative description of grains are wanted. The EBSD technique enables to create map of grains orientation and on the basis of it to count grains and determine their morphological parameters. Imaging of grains and measurement of their size and shape on cross-section of the turbine blade made of MAR-M247 nickel-base superalloy using traditional image analysis with light microscopy and electron backscatter diffraction (EBSD) technique is presented in the present paper. A comparison between grain quantitative evaluations with the both techniques is demonstrated. A significant element of a proposed methodology in the case of both methods is combining of images in order to make calculations for the whole cross-section of the blade. The quantitative results of grains on the cross-section of the blade obtained with traditional image analysis with light microscopy are confirmed by the analysis of grains orientation map generated with EBSD (Tab. 3, 4).

PL

Wielkość i kształt ziaren są jednymi z najważniejszych czynników wpływających na zdolność do pracy łopatek turbin silników lotniczych odlanych z nadstopu niklu. Jakościowa charakterystyka ziaren jest niewystarczająca, dlatego poszukuje się wciąż nowych i najlepiej szybkich metod ilościowego ich opisu. Technika EBSD umożliwia tworzenie map orientacji ziaren (rys. 4) i na ich podstawie zliczanie ziaren i wyznaczanie ich parametrów morfologicznych. Artykuł przedstawia obrazowanie ziaren i pomiar ich wielkości oraz kształtu na przekroju poprzecznym łopatki turbiny wykonanej z nadstopu niklu MAR-M247. W pracy podjęto się porównania ilościowego opisu ziaren metodami analizy obrazu z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej i techniki EBSD sprzężonej z mikroskopem skaningowym. W obu metodach istotnym elementem metodyki jest składanie obrazów, co pozwoliło wykonać obliczenia dla całego przekroju łopatki. Otrzymane wyniki (tab. 3, 4) pokazują, że obie metody prowadzą do podobnych rezultatów ilościowej oceny ziaren na badanym przekroju łopatki.

Słowa kluczowe

EN

superalloy; quantitative metalography; EBSD; grain size

PL

nadstop; metalografia ilościowa; EBSD; wielkość ziarna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 695--698
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szczotok A.

autor

Chmiela J.

autor

Sozańska M.

• Department of Materials Science and Metallurgy, Silesian University of Technology, Katowice,

Bibliografia

• [1] Nishikawa S., Kikuchi S.: The diffraction of cathode rays by mica. Proc. Imperial Academy of Japan 4 (1928) 475-477.
• [2] Randle V.: Electron backscatter diffraction: Strategies for reliable data acquisition and processing. Materials Characterization 60 (2009) 913-922.
• [3] Faryna M.: Dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych – kilka uwag praktycznych. Inżynieria Materiałowa 1 (2009) 5-11.
• [4] Faryna M.: Dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych – kilka uwag teoretycznych. Inżynieria Materiałowa 4 (2009) 219-227.
• [5] Dingley D.J.: Diffraction from submicron areas using electron backscattering in a scanning electron microscope. Scanning Electron Microscopy 2 (1984) 569-575.
• [6] Mannesson K., Elfwing M., Kusoffsky A., Norgren S., Agren J.: Analysis of WC grain growth during sintering using electron backscatter diffraction and image analysis. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 26 (2008) 449-455.
• [7] Day A. P., Quested T. E.: A comparison of grain imaging and measurement using horizontal orientation and colour orientation contrast imaging, electron backscatter pattern and optical methods. Journal of Microscopy 195 (1999) 186-196.
• [8] Gao N., Wang S. C., Ubhi H. S., Starink M. J.: A comparison of grain size determination by light microscopy and EBSD analysis. Journal of Materials Science 40 (2005) 4971-4974.
• [9] Humphreys F. J.: Reconstruction of grains and subgrains from electron backscatter diffraction maps. Journal of Microscopy 213 (2004) 247-256.
• [10] Wei C. N., Bor H. Y., Ma C. Y., Lee T. S.: A study of IN-713LC superalloy grain refining effects on microstructure and tensile properties. Materials Chemistry and Physics 80 (2003) 89-93.
• [11] Szala, J.: Application of computer-aided image analysis methods for a quantitative evaluation of material structure. D.Sc. thesis, Silesian University of Technology, Katowice 2001, in Polish.
• [12] Struers: Application notes_Preparation of ferrous metals for electron backscatter diffraction (EBSD) analysis.