Identification and evaluation of freckles in directionally solidified casting made of PWA 1426 nickel-based superalloy

• Autorzy: Chmiela B. , Sozańska M. , Cwajna J.

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja i ocena wady frekle w kierunkowo krystalizowanym odlewie z nadstopu niklu PWA 1426

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Manufacturing of modern aero engine turbine blades made of nickel-based superalloys is very complex and expensive. The thrust and performance of new engines must address constantly more demanding requirements. Therefore, turbine blades must be characterised by very good mechanical properties, which is possible only if the blades are free of casting defects. An important innovation has been the launching of directionally solidified (DS) and single crystal (SX) turbine blades. But, manufacturing procedures and the chemical composition of many superalloys promote the formation of casting defects that are characteristic only for directional solidification. One of these defects is freckles. Freckles are small equiaxed grains in the form of long chains parallel to the solidification direction and are located on the surface of the casting. Freckles decrease the mechanical properties of DS and SX blades; therefore, they should be always unambiguously identified to improve the manufacturing process. This work presents the possibilities of identifying and evaluating freckles in DS casting made of PWA 1426 superalloy by combining the scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalysis (EPMA) and electron backscatter diffraction (EBSD) techniques.

PL

Wytwarzanie łopatek turbin nowoczesnych silników lotniczych jest bardzo złożone i kosztowne. Stale rosną też wymagania dotyczące ciągu i sprawności nowych silników. Dlatego łopatki turbin musza charakteryzować się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy łopatki nie wykazują wad odlewniczych. Ważną innowacją w wytwarzaniu łopatek było wprowadzenie łopatek kierunkowo krystalizowanych (DS) i monokrystalicznych (SX). Skład chemiczny wielu nadstopów i proces wytwarzania łopatek stanowią czasem czynniki sprzyjające powstawaniu wad odlewniczych, charakterystycznych tylko dla procesu kierunkowej krystalizacji. Przykładem takiej wady są frekle. Wada ta ma postać małych, równoosiowych ziaren tworzących łańcuchy, przeważnie równoległe do kierunku krystalizacji. Wada ta znacznie obniża właściwości mechaniczne łopatek DS i SX, dlatego powinna być zawsze jednoznacznie identyfikowana w celu usprawnienia procesu ich wytwarzania. W pracy przedstawiono możliwości identyfikacji i oceny wady frekle w kierunkowo krystalizowanym odlewie z nadstopu niklu PWA 1426 przy użyciu elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM), mikroanalizy rentgenowskiej (EPMA) i dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD).

Słowa kluczowe

EN

EBSD; freckles; nickel-based superalloys; directional solidification

PL

turbiny; silniki lotnicze; EBSD

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, iss. 2
• Strony: 559--564
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chmiela B.

autor

Sozańska M.

autor

Cwajna J.

• Silesian University of Technology, Department of Materials Science and Metallurgy, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] A. Onyszko, K. Kubiak, Archives of Metallurgy and Materials 54, (2009).
• [2] A. F. Giamei, B. H. Kear, Metallurgical Transactions 1, 2185 (1970).
• [3] E. M. Mueller, The characterization of freckle casting defects in directionally solidified nickel-base superalloy turbine blades, MSc Thesis, University of Florida, (2003).
• [4] K. A. Al-Jarba, G. E. Fuchs, Materials Science and Engineering A 373, 255 (2004).
• [5] W. Yang, W. Chen, K. Chang, S. Mannan, J. de Barbadillo, Metallurgical and Materials Transactions A 32A, 397 (2001).
• [6] S. Tin, T.M. Pollock, Journal of Material Science 39, 7199 (2003).
• [7] C. Beckermann, J. P. Gu, W. J. Boettinger, Metallurgical and Materials Transactions A 31A, 2545 (2000).
• [8] P. Auburtin, T. Wang, S. L. Cockroft, A. Mitchell, Metallurgical and Materials Transactions A 31B, 801 (2000).
• [9] S. Tin, T. M. Pollock, W. Murphy, Metallurgical and Materials Transactions A 32A, 1743 (2001).
• [10] R. C. Reed, The Superalloys. Fundamentals and Applications, Cambridge University Press, New York (2006).
• [11] W. T. King, T. M. Pollock, C. L. Zemsky, W. H. Murphy, U. S. Patent No. 6096141, (2000).
• [12] A. Szczotok, B. Chmiela, M. Sozańska, Inżynieria Materiałowa 3 (175), 695 (2010).