Crystallographic orientation of aircraft engines turbine blades made of CMSX-4 single crystal nickel superalloy

• Autorzy: Onyszko, A. , Bogdanowicz, W. , Nowotnik, A. , Kubiak, K. , Sieniawski, J.

Warianty tytułu

PL

Orientacja krystaliczna łopatek turbin silników lotniczych z monokrystalicznego nadstopu niklu CMSX-4

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper attempts to determine changes of crystallographic orientation along the axis of growth of single crystal blades made of CMSX-4 nickel superalloy. The Laue diffraction method was used for this purpose. Single crystal aircraft engines turbine blades were manufactured in an ALD Vacuum Technologies furnace using the Bridgeman method. Pulling-out rates typical for CMSX-4 nickel superalloy were used: 1 mm/min, 2 mm/min, 3 mm/min and 4 mm/min. It has been found that with increasing pulling-out rate the nature of distribution along the axis of growth the blade of the angle of [001] crystal direction deviation from the axis of single crystal blades growth changes. The change of the pulling-out rate results also in the rotation of y' phase in the form of "cubes" against the axis of single crystal blades growth. The studies carried out allow preparing a new method for blades crystallographic orientation assessment by a non-destructive method, what will substantially shorten the time of one blade testing.

PL

W pracy podjęto próbę określenia zmian orientacji krystalicznej wzdłuż osi wzrostu monokrystalicznych łopatek wykonanych z nadstopu niklu CMSX-4. W tym celu wykorzystano dyfrakcyjną metodę Lauego. Monokrystaliczne łopatki turbin silnika lotniczego wytworzono w piecu ALD Vacuum Technologies metodą Bridgmana. Stosowano typowe prędkości wyciągania z obszaru grzania dla nadstopu niklu CMSX-4: 1 mm/min, 2 mm/min, 3 mm/min i 4 mm/min. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem prędkości wyciągania zmienia się charakter rozkładu wzdłuż osi wzrostu łopatki kąta odchylenia kierunku krystalicznego [001] od osi wzrostu monokrystalicznych łopatek. Zmiana prędkości wyciągania wpływa również na obrót fazy y' wydzielonej w postaci "sześcianów" względem osi wzrostu monokrystalicznych łopatek. Prowadzone badania pozwalają na opracowanie nowej metodyki oceny orientacji krystalicznej łopatek metodą nieniszczącą, co istotnie skróci czas badań jednej łopatki.

Słowa kluczowe

PL

monokryształ; łopatka turbiny; orientacja krystaliczna; doskonałość strukturalna; nadstop niklu

EN

single crystal; turbine blade; crystal orientation; structural perfection; nickel superalloy

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 629-632
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Onyszko, A.

autor

Bogdanowicz, W.

autor

Nowotnik, A.

autor

Kubiak, K.

autor

Sieniawski, J.

• Department of Materials Science, Rzeszow University of Technology, Rzeszow,

Bibliografia

• [1] Betteridge W., Shaw S. W. S.: Development of superalloys. Materials Science and Technology 3 (1987) 682-694.
• [2] Reed R. C.: The Superalloys. Fundamentals and application, Cambridge University Press, Cambridge (2006).
• [3] Sieniawski J.: Assessment criteria and methods for materials for components of aircraft turbine engines. Rzeszów University of Technology Publishers, Rzeszów (1995) in Polish.
• [4] Williams J. C., Strake E. A.: Progress in structural materials for aerospace systems. Acta Materialia 51 (2003) 5775-5799.
• [5] Scharfrik R., Sprague R.: The saga of gas turbine materials. Advanced Materials and Processes 162 (2004) 3:33-35.
• [6] Whittaker G. A.: Precision casting of aero gas turbine components. Materials Science and Technology 2 (1986) 436-441.
• [7] Livingston J. D., Cline H. E., Koch E. F., Russell R. R.: High speed solidification of several eutectic alloys. Acta Metallurgica 18 (1970) 399-403.
• [8] Nabarro F. R. N., de Villiers H. L.: The physics of creep. Taylor and Francis (1995).
• [9] Suresh S.: Fatigue of materials. 2nd edn, Cambridge University Press, Cambridge (1998).
• [10] Barry T. I., Dinsdale A. T.: Thermodynamics of metal gas liquid reactions. Materials Science and Technolody 3 (1987) 503-510.
• [11] Onyszko A., Bogdanowicz W., Kubiak K., Sieniawski J.: X-ray topography study of the nickel superalloy CMSX-4 single crystals. Solid State Phenomena, (reviewed, in print).