Plasticity of nickel-based superalloy 625 at elevated temperature

• Autorzy: Ziaja W. , Motyka M. , Poręba M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2017-0021

Warianty tytułu

PL

Plastyczność nadstopu niklu 625 w podwyższonej temperaturze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Structural elements made of nickel-based superalloys are often plastically formed at elevated temperature (e.g. by stamping) so detailed characterization of their deformation behaviour is crucial. Some alloys exhibit unstable plastic flow at elevated temperature characterized by serrated yielding, known as Portevin-Le Chatelier (PLC) effect. This phenomenon is usually attributed to dynamic strain ageing (DSA). The PLC effect is observed in many nickel-based superalloys within a certain range of deformation temperature and strain rate. The aim of presented research was to investigate deformation behaviour of 625 nickel-based superalloy in tensile tests in the temperature range of 200-1100ºC and for strain rates of 5·10 to the –4 and 5·10 to the –2 s to the –1. The effect of temperature and strain rate on the mechanical properties of the 625 alloy and character of serrations on the stress-strain curves was analysed. Strain rate sensitivity parameter dependence on deformation temperature was determined.

PL

Elementy konstrukcji z nadstopów niklu wytwarzane są często w procesach przeróbki plastycznej blach w temperaturze podwyższonej. Konieczność opracowania szczegółowej charakterystyki odkształcania plastycznego materiałów kształtowanych blach. Niektóre stopy, w tym nadstopy na osnowie niklu, cechują się niestabilnością płynięcia plastycznego podczas odkształcania w temperaturze podwyższonej. Spowodowana jest dynamicznym starzeniem odkształceniowym. Przejawia się cyklicznymi zmianami naprężenia na krzywej rozciągania (tzw. „ząbkowaniem”) – efekt Portevina-Le Chateliera (PLC). Efekt PLC stwierdzono w wielu gatunkach nadstopów niklu, w określonym zakresie temperatury i prędkości odkształcania. W pracy prowadzono ocenę procesu odkształcania plastycznego nadstopu niklu 625 w próbie statycznej rozciągania w zakresie temperatury 200-1100ºC, z prędkością odkształcania – 5·10 do –4 i 5·10 do –2 s do –1. W prowadzonej analizie wyników ustalono wpływ warunków odkształcania plastycznego stopu 625 na charakter zjawiska „ząbkowania” oraz właściwości mechaniczne. Określono również zależność współczynnika czułości naprężenia płynięcia plastycznego na prędkość odkształcania od temperatury odkształcania.

Słowa kluczowe

EN

nickel-base superalloys; alloy 625; plasticity at elevated temperature; dynamic strain ageing; DSA; Portevin-Le Chatelier (PLC) effect

PL

nadstopy niklu; stop 625; plastyczność w podwyższonej temperaturze; dynamiczne starzenie odkształceniowe; DSA; efekt Portevina-Le Chateliera

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 41, nr 4
• Strony: 41--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Ziaja W.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Materials Science, Rzeszow University of Technology, Powstancow Warszawy 12, 35-959 Rzeszow

autor

Motyka M.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Materials Science, Rzeszow University of Technology, Powstancow Warszawy 12, 35-959 Rzeszow

autor

Poręba M.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Materials Science, Rzeszow University of Technology, Powstancow Warszawy 12, 35-959 Rzeszow

Bibliografia

• [1] C.T. SIMS, N.S. STOLOFF, W.C. HAGEL: Superalloys II: High-temperature materials for aerospace and industrial power. John Wiley and Sons Ltd, New York 1987.
• [2] R.C. REED: Superalloy. Fundamentals and applications. Cambridge University Press, Cambridge 2006.
• [3] P. ROAMER, C.J. VAN TYNE, D.K. MATLOCK, A.M. MEIER, H. RUBLE, F. SUAREZ: Room temperature formability of alloys 625LCF, 718 and 718SPF. Proc. 4th Int. Symp. „Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives”, TMS, Warrendale PA 1997, 315-329.
• [4] F.L. SUI, L.X. XU, L.Q. CHEN, X.H. LIU: Processing map for hot working of Inconel 718 alloy. Journal of Materials Processing Technology, 211(2011), 433-440.
• [5] D. ZHAO, P.K. CHAUDHURY, R.B. FRANK, L.A. JACKMAN: Flow behavior of three 625 type alloys during high temperature deformation. Proc. 6th Int. Symp. „Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives”, TMS, Pittsburgh PA 1994, p. 315-329.
• [6] D. ZHAO, S. GUILLARD, A.T. MALE: High temperature deformation behavior of cast alloy 718. Proc. 6th Int. Symp. „Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives”, TMS, Warrendale PA 2001, p. 193-204.
• [7] A. NOWOTNIK, P. PĘDRAK, P. ROKICKI, G. MRÓWKA-NOWOTNIK, J. SIENIAWSKI: Stress–strain curves under compression for CMSX4 nickel based superalloy. Advances in Manufacturing Science and Technology, 38(2014)3, 65-77.
• [8] P. MAJ, M. KORALNIK, B. ADAMCZYK-CIESLAK, B. ROMELCZYK-BAI-SHYA, S. KUT, T. PIEJA, T. MRUGALA, J. MIZERA: Mechanical properties and microstructure of Inconel 625 cylinders used in aerospace industry subjected to flow forming with laser and standard heat treatment. International Journal of Material Forming (2018) https://doi.org/10.1007/s12289-018-1413-8 (in press).
• [9] R.C. PICU: A mechanism for the negative strain-rate sensitivity of dilute solid solutions. Acta Materialia, 52(2004), 3447–3458.
• [10] P. MAJ, J. ZDUNEK, J. MIZERA, K.J. KURZYDLOWSKI, B. SAKOWICZ, M. KAMINSKI: Microstructure and strain-stress analysis of the dynamic strain aging in Inconel 625 at high temperature. Metals and Materials International, 23(2017), 54-67.
• [11] V. SHANKAR, M. VALSAN, K. BHANU SANKARA RAO, S.L. MANNAN: Effects of temperature and strain rate on tensile properties and activation energy for dynamic strain aging in Alloy 625. Metallurgical and Materials Transactions A, 35A(2004), 3129-3139.
• [12] A. NOWOTNIK: Flow stress value and activation energy of hot deformed Inconel superalloys. Advances in Manufacturing Science and Technology, 32(2008)4, 51-62.
• [13] D. LI, Q. GUO, S. GUO, H. PENG, Z. WU: The microstructure evolution and nucleation mechanisms of dynamic recrystallization in hot-deformed Inconel 625 superalloy. Materials and Design, 32(2011), 696-705.
• [14] Z. PAKIEŁA: Microstructure and mechanical properties of Inconel 625 superalloy. Obróbka Plastyczna Metali, 21(2010)3, 143-154.
• [15] Q. GUO, D. LI, S. GUO, H. PENG, J. HU: The effect of deformation temperature on the microstructure evolution of Inconel 625 superalloy. Journal of Nuclear Materials, 414(2011), 440-450.

Uwagi

EN

1. Financial support of the National Centre for Research and Development in the project LAMEFORM (PBS3/A5/47/2015) is gratefully acknowledged.

PL

2. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).