Microstructure and mechanical behaviour of a precipitation hardened Ni-25wt.% Mo-8wt.% Cr alloy

• Autorzy: Dymek S. , Dollar M. , Wróbel M. , Blicharski M.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i własności mechaniczne umacnianego wydzieleniami stopu Ni-25% cięż. Mo-8% cięż. Cr

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper gives a broad characteristic of a nickel-based superalloy containing 25wt.%Mo and 8wt.%Cr with particular attention to morphology of the metastable. dispersed Ni2(Mo,Cr) phase. The influence of different variants of heal treatment on the microstructure and mechanical properties was investigated. The applied heat treatments comparised soaking at temperature range 1065 C to 1095 followed by conventional aging at 650 C for 24 to 72 hours and intermediate heat treatment at 760 C to 980 C preceded the aging at 650 C. The conventional aging leads to the formation of lenticular precipitates of the dispersed Ni2(Mo,Cr) phase. The intermediate heat treatment influenced the size of the ordered precipitates and thus mechanical properties of the alloy. The largest precipitates were produced when the aging at 650 C was preceded by annealing at 760 C. the precipitates size decreased with the increase of intermediate heat treatment temperature bringing about the decrease of the yield strength. The influence of prolonged aging at 650 C on the microstructure and properties was investigated. The aging for 4000 hours did not cause the decomposition of the metastable Ni2(Mo,Cr) phase. The plastic deformation preceded the aging accelerated the decomposition of this phase on the mixture of the Ni3Mo and Ni4Mo-bascd phases. It was shown that at relatively small deformation the presence of the ordered phase changes the mechanism of deformation from dislocation glide to the mechanical twinning. The development of microstructure and crystallographic texture during deformation do not depend substantially on the precipitates size. The deformation microstructure as well as texture was typical for the f.cc. metals with low stacking fault energy. The influence of temperature, strain rate and environment on mechanical properties was investigated. It was shown that the long-term exposure at 650 C led to the increase of the precipitates size and strength. The dramatic drop in 650 C dictility was observed upon testing in air. The good dictility in vacuum was preserved.

PL

W pracy dokonano kompleksowej charakterystyki nadstopu niklu zawierającego 25% Mo oraz 8% Cr (% masowy) z uwzględnieniem morfologii, umacniającej ten stop dyspersyjnej metastabilnej fazy Ni2 (Mo, Cr). Przebadano wpływ na strukturę i właściwości mechaniczne różnych wariantów- obróbki cieplnej, polegającej na przesycaniu w wodzie z temperatur od 1065 do 1095 C z konwencjonalnym starzeniem w temperaturze 650 C przez 24 do 72 godziny oraz poprzedzającym starzenie wyżarzaniem w temperaturach 760-980 C (obróbka pośrednia). Stwierdzono, że konwencjonalne starzenie prowadzi do utworzenia soczewkowych wydzieleń fazy Ni2(Mo, Cr) o wielkości około 10-20 nm. Obróbka pośrednia wpływa na wielkość wydzieleń fazy Ni2(Mo, Cr) i na własności mechaniczne stopu. Największe wydzielenia otrzymano po wyżarzaniu w 760 C; ze wzrostem temperatury wielkość wydzieleń malała powodując zmniejszenie granicy plastyczności stopu. Przebadano wpływ długotrwałego starzenia w temperaturze 650 C na strukturę i własności. Starzenie przez 4000 godzin nic powodowało rozkładu fazy Ni2(Mo, Cr). Odkształcenie plastyczne przed starzeniem znacznie przyspieszało rozkład tej fazy na mieszaninę faz typu Ni, Mo i Ni4Mo. Stwierdzono, że przy stosunkowo niewielkich odkształceniach obecność wydzieleń fazy Ni2(Mo, Cr) zmienia mechanizm odkształcenia plastycznego z poślizgu na mechaniczne bliźniak owa nie. Rozwój struktury i tekstury krystalograficznej podczas odkształcenia nic zależy istotnie od wielkości wydzieleń i jest typowym dla metali o strukturze Al i małej energii błędu ułożenia. Przebadano wpływ temperatury, szybkości odkształcenia i atmosfery na własności mechaniczne wyznaczane w próbie rozciągania. Stwierdzono, że długotrwałe wyżarzanie przy 650 C prowadziło do wzrostu wielkości wydzieleń powodując wzrost wytrzymałości zarówno przy temperaturze pokojowej jak i 650 C. Wzrostowi wytrzymałości towarzyszył spadek plastyczności, szczególnie silny w temperaturze 650 C. Znaczny spadek plastyczności przy temperaturze 650 C był spowodowany oddziaływaniem atmosfery.

Słowa kluczowe

EN

microstructure; mechanical behaviour; nickel-based superalloy

PL

mikrostruktura; własności mechaniczne; nadstop niklu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Archives of Metallurgy
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 45, iss. 4
• Strony: 393--420
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dymek S.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

autor

Dollar M.

• Ilinois Institute of technology, Chicago, Ilinois, IL 60616, USA

autor

Wróbel M.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

autor

Blicharski M.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] H. M. Tawanacy, Met. Trans. 11 A, 1764. (1980).
• [2] M. Sundararaman, P. Mukhopadhyay, S. Banerjee, Acta Metall. 36, 847 (1988).
• [3] S. K. Das, G. Thomas, Phys. stat. sol. 21 A, 177 (1974).
• [4] M. Kumar, V. K. Vasudevan, Acta Materialia 44, 1591 (1996).
• [5] M. Kumar, V. K. Vasudevan, Acta Materialia 44, 3575 (1996).
• [6] T. Taburi, K. Komatsu, M. Yamamoto, S. Nemo, Y. Mizbani, Trans. AIMF. 254, 2348 (1969).
• [7] C. R. Brooks, J. E Spruiell, E F. Stansbury, Int. Mat. Rev. 29, 210 (1984).
• [8] P. Nash, Bulletin of alloy phase diagrams 7, 466 (1986).
• [9] A. K. Jena, S. B. Rajendraprasad, K. P. Gupta, J. Alloy Phase Diagrams 5, 164 (1989).
• [10] Handbook of Ternary Alloy Phase Diagrams, cd. P. Villars, A. Price, H. Okamoto, ASM 7, 9025 (1994).
• [11] M. Kumar, V. K. Vasudevan, Acta Materialia 44, 4865 (1996).
• [12] S. Dymek, M. Dollar, M. Wróbel, M. Blicharski, Archives of Metallurgy 44. 279 (1999).
• [13] S. Dymek, M. Wróbel, M. Blicharski, M. Gazdowicz, Proc of X Int. Conf. on Electron Microscopy or Solids, Warsaw Poland, Sept. 20-23, 1999. ed. by E. Jezierska and J. A. Kozubowski, Printing Press of the Jagiellonian University. Krakow 211 (1999).
• [14] M. Raghavan, R. R. Mueller, G. A. Vaughn and S. Floreen, Metall. Trans. 15 A. 783 (1984).
• [15] E Gozlan, M. Bambereger, S. F. Dirnfeld, Mat. Sei. Eng. AMI, 85 (1991).
• [16] A. C. Friker, H. H. Stadelmaier, Trans. AIME 245, 847 (1969).
• [17] J. M. Leitnaker, G. A. Potter, D. J. Bradley, J. C Franklin, W. R. Laing, Metall. Trans. 9 A, 397 (1978).
• [18] C. P. Heijwegen, G. D. Rieck, Metall. Trans. 4, 2159 (1973).
• [19] E. L. Hall, C. L. Briant, Metall. Trans. 15 A, 793 (1984).
• [20] C. T. Liu, C. L. White, E H. Lee, Scripta Metall. 19, 1247 (1985).
• [21] C. T. Liu, C. L. White Acta Metall. 35, 643 (1987).
• [22] C. T. Liu, "Structural Intermetallics". ed. by R. Darolia, J. J. Lewandowski, C. T. Liu, P. L Martin, D. B. Miracle, M. V. Nathal, TMS, 365 (1983).
• [23] C. A. Hippsley, J. H. De Van, Acta Metall. 37, 1485 (1989).
• [24] R. H. Brieknell, D. A. Woodford, Metall. Trans. 12A, 1673 (1981).
• [25] R. Molins, G. Hochstetter, J. C. Chassaigne, E Andrieu, Acta Mater. 45, 663 (1997).
• [26] H. M. Tawancy, J. Mat. Sci. 16, 2883 (1981)
• [27] T. C. Tiearney, N. M. Abbas, N. J. Grant, Metall. Trans. 13A, 1827 (1982).
• [28] H. M. Tawancy, Abbas, J. Mat. Sci. 24, 1845 (1989).
• [29] P. D. Johnson, PhD thesis. University of Notre Dame, Indiana, 1980 (after Ref. [26]).
• [30] S. Dymek, M. Dollar, Scripta Metall. 25, 865 (1991).
• [31] V. Gerold, H. P. Karnthaler, Acta Metall. 37, 2177 (1989).
• [32] M. Wróbel, S. Dymek, M. Blicharski, S. Gorczyca, Archives of Metallurgy 38, 195 (1993).