Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of alloying systems on the lattice parameters of nickel-based superalloys

Glotka O., Ol'shanetskii V., Byelikov S., Fasol Y.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2023

|

Vol. 122, nr 1

5--12

EN

Purpose: The work aims to establish the relationship between the chemical composition, mechanical properties and dimensional mismatch of crystal lattices of heat-resistant nickel alloys. Design/methodology/approach: The results of experimental and calculated data formed based on experimental and taken from open sources results are presented. The XRD method used Bragg-Brentano determined the phase composition, focusing on a RIGAKU MINIFLEX 600 diffractometer (CoKα-radiation). After heat treatment, strength characteristics were determined on cylindrical samples with a working part (diameter 5 mm, length 25 mm). Testing of the alloy for short-term strength was carried out on samples at a temperature of 20°C on UME-10TM and GCM-20 tensile machines. Alloy tests for long-term strength were carried out on similar samples at a temperature of 1000°C on AIMA-5-2 and ZTZ 3/3 machines by uniaxial stretching under a constant load based on 100 hours. Findings: It has been established that with an increase in the value of the mismatch of crystal lattices, the strength of the alloys decreases due to significant internal stresses. It was revealed that for alloys of equiaxed and directional crystallisation, an extremum is observed at a value of 1.5 ... 1.6 K; this is associated with a decrease in the number of elements in the ϒ-solid solution. Research limitations/implications: An essential problem is predicting the structure and properties of heat-resistant alloys without or with a minimum number of experiments. The results of comparative tests of the XDR method and calculated data are analysed. Practical implications: The obtained dependences can be used both for designing new heat-resistant alloys and for improving the compositions of industrial alloys. Originality/value: The value of this work lies in the fact that the dependences of the influence of alloying elements on the mechanical properties and the dimensional mismatch of crystal lattices were obtained, which made it possible to determine the properties without conducting experiments. It has been established that changes in the course of the relationship closely correlate with the processes taking place in the structure of alloys.

2

Modelling the composition of carbides in nickel-based superalloys of directional crystallization

Glotka O. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 102, nr 1

5--15

EN

Purpose: The specifics of the influence of alloying elements on the chemical composition of various types of carbides, their topology and morphology for a multicomponent system of the type Ni-5Cr-9Co-6Al-1Ti-11.7W-1.1Mo-1.6Nb-0.15C using the calculation method CALPHAD. It is shown that the obtained dependences closely correlate with thermodynamic processes occurring in the system. Design/methodology/approach: This work presents the results of studies of the distribution of chemical elements in the composition of carbides, depending on their content in the system. Findings: It was found that the influence of alloying elements on the composition of carbides is complex and is described by complex. Research limitations/implications: An essential problem is the prediction of the structure and properties of heat-resistant alloys without or with a minimum number of experiments. Practical implications: The obtained dependences can be used both for designing new heat-resistant alloys and for improving the compositions of industrial alloys. Originality/value: The value of this work is that the obtained dependences of the influence of alloying elements on the dissolution (precipitation) temperatures and the distribution of elements in carbides in the alloy of the Ni-5Cr-9Co-6Al-1Ti-11.7W-1.1Mo-1.6Nb-0.15C.

3

Analysis of temperature distribution in shell mould during thin-wall superalloy casting and its effect on the resultant microstructure

Rakoczy Ł., Cygan R.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 4

1441--1450

EN

This work focuses on the influence of temperature distribution in a shell mould during investment casting of thin wall parts on macrostructure, chemical composition of microstructural constituents and γ/γ′ misfit parameter. A reduction of production costs is associated with the optimization of precision casting technology of aircraft engine critical parts, including control of the solidification front in thin-walled castings of nickel superalloys. Appropriate lost-wax casting parameters lead to the creation of coarse grained structure, desired for high-temperature service applications. As a result of non-equilibrium solidification, substantially large chemical inhomogeneities in the dendrite core and interdendritic spaces are formed. Interdendritic spaces are occupied by constituents formed as a consequence of segregation of alloying elements, namely eutectic islands γ/γ′, borides, carbides, and an intermetallic compound of Ni and Zr. Dendrite cores consist of cubic-shaped γ′ precipitates surrounded by Ni-rich γ channels. Low lattice misfit influences cubic morphology of γ′ precipitates, which is favourable for jet engine application because it can guarantee good creep resistance.

4

Wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę nadstopu niklu Inconel 713C

Zagórska M., Sitek R., Dobkowski K., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 3

120--123

PL

Warstwy ochronne na bazie międzymetalicznej fazy NiAl są stosowane do poprawy odporności na utlenianie wysokotemperaturowe odpowiedzialnych elementów turbin silników lotniczych.W pracy dyfuzyjną warstwę Ni0.58Al0.42 modyfikowaną cyrkonem wytworzono metodą CVD z par AlCl3 + ZrCl3 w atmosferze wodoru jako gazu nośnego, w temperaturze 1040°C przez 3 h, pod ciśnieniem 150 hPa na podłożu nadstopu niklu IN 713C. Wykonano badania mikrostruktury warstwy oraz jej składu chemicznego i fazowego. Zbadano także wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę podłoża — nadstopu niklu IN713C. Stwierdzono, że wytworzone warstwy wykazują ciągłość na całej powierzchni próbek, stabilność składu chemicznego i fazowego oraz nie wpływają na mikrostrukturę stopu.

EN

Protective layers based on NiAl intermetallic phases are commonly used in improving high-temperature oxidation resistance of responsible aircraft engines turbine components. In this work zirconia modified diffusion layer Ni0.58Al0.42 was manufactured on nickel-based superalloy IN 713C by CVD method with the presence of AlCl3 + ZrCl3, in an atmosphere of hydrogen as a carrier gas, at a temperature of 1040°C, during 3 h and at a pressure of 150 hPa. Microstructure, chemical and phase composition of layers were studied. The influence of aluminizing process on the microstructure of substrate was also examined. It was found that obtained layers are characterized by stability of chemical and phase composition and does not change the microstructure of the substrate.

5

Sposób oceny doskonałości struktury krystalicznej monokrystalicznych odlewów łopatek z nadstopu niklu CMSX-4

Gancarczyk K., Albrecht R., Olesch Ch., Kubiak K., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

356--362

PL

W pracy przedstawiono ocenę doskonałości struktury krystalicznej monokrystalicznych odlewów łopatek turbiny wysokiego ciśnienia silnika lotniczego w stanie lanym oraz po obróbce cieplnej. Odlewy wytworzono z nadstopu niklu CMSX-4 metodą Bridgmana z prędkością wyciągania formy 3 i 5 mm/min. Podstawą oceny doskonałości struktury krystalicznej odlewów była analiza wyników pomiarów kąta odchylenia α pomiędzy kierunkiem wyciągania i kierunkiem krystalograficznym [001] w danej objętości odlewu łopatki. Stosowano zmodyfikowaną metodę dyfrakcji rentgenowskiej Ω-scan do wyznaczania orientacji krystalicznej monokryształów za pomocą zaprojektowanego i wykonanego dyfraktometru firmy EFG. Metoda ta umożliwia wyznaczanie orientacji krystalicznej poszczególnych obszarów powierzchni pióra i zamka odlewu monokrystalicznego łopatki z dokładnością ±0,01°. Analiza uzyskanych wyników badań wskazuje, że zwiększenie prędkości wyciągania z 3 do 5 mm/min prowadzi do zmniejszenia średniej wartości kąta odchylenia α od około 6,5 do 4°. Stwierdzono jednocześnie, że różnica wartości kąta α dla prędkości wyciągania 3 i 5 mm/min jest zbliżona. Jednocześnie wykazano, że obróbka cieplna odlewów (przesycanie i starzenie) prowadzi do zwiększenia średniej wartości kąta odchylenia α dla prędkości 3 i 5 mm/min odpowiednio do około 8,5 i 6,5°. Stwierdzono także, że rozkład wartości kąta α będący miarą niejednorodności orientacji zmniejsza się dla prędkości wyciągania 3 i 5 mm/min odpowiednio do 1,8 i 1,6°.

EN

The paper presents novel method for crystal perfection investigation in single crystal turbine blades both as-cast and after heat treatment. The castings were made of CMSX-4 superalloy and cast by the Bridgman method at the withdrawal rate of 3 and 5 mm/min. Evaluation of crystal perfection was based on measurements of α angle — the angle between crystallographic growth direction [001] and the main axis of the blade z. The investigation was conducted with the use of X-ray diffraction method called Ω-scan, utilizing prototype OD-EFG diffractometer invented by EFG company (Berlin). The apparatus enables determination of the crystal orientation in the root and airfoil of turbine blade made of nickel based superalloys. The size of the measuring spot was about approx. 2 mm2 and by this size, the orientation of whole surface of turbine blade can be mapped with an accuracy of ±0.01°. It was found that increase of withdrawal rate from 3 to 5 mm/min caused a reduction in the average value of α angle from 6.5 to 4°. The scatter of α angle for both withdrawal rates is similar. Heat treatment of casting resulted in an increase of α angle to 8.5° for withdrawal rate 3 mm/min and 6.5° for 5 mm/min. The scatter of orientation decreased to 1.8 and 1.6° respectively.

6

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

Chmiela B., Sozańska M., Cwajna J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 2

559-564

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).