Abstract

Een correlatieve studie met hoge-doorvoer van de lokale mechanische eigenschappen, chemische samenstelling en kristallografische oriëntatie is uitgevoerd in geselecteerde gebieden van gegoten Inconel 718-monsters die zijn onderworpen aan drie verschillende gemoederen. De monsters vertoonden een sterke Nb-segregatie op de schaal van de dendrietarmen, met lokale Nb-gehaltes die varieerden tussen 2 gew.% In de kern van de dendrietarmen tot 8 gew.% In de interdendritische gebieden en 25 gew.% In de tweede. fasedeeltjes (MC-carbiden, Laves-fasen en δ-fasenaalden). Denanohardheid bleek sterk te correleren met het lokale Nb-gehalte en de temperconditie. Integendeel, de elasticiteitsmoduli van de indrukking werdenniet beïnvloed door de lokale chemische samenstelling of temperconditie, maar direct gecorreleerd met de kristallografische korreloriëntatie, vanwege de hoge elastische anisotropie vannikkellegeringen.&#

 

1.

 Inleiding

Gegoten en gesmeed in718 polykristallijne Nibase superlegeringen bieden een hoge temperatuursterkte en weerstand tegen vermoeidheid zelfs in oxiderende en corrosieve omgevingen [1]. Dergelijke prestaties maken dit materiaal geschikt voor gebruik als turbineschijven en sommige statische componenten van vliegtuigmotoren die werken bij temperaturen tot 600 700 ºC [2]. De formulering van deze legering omvat verschillende overgangsmetalen die leiden tot versterking door vaste oplossing, precipitatie via verschillende tweede fase deeltjes, γ--39 ;, γ-&39;#&39 ;, δ (Ni3Nb), MC carbiden en Laves-fasen, evenals verfijning van de korrelgrootte en een hoge dichtheid van dubbele grenzen [3]. Bij gietprocessen vindt chemische segregatie plaats tijdens de stollingsfase, wat leidt tot lokale variaties in de mechanische eigenschappen van het materiaal op microstructurele schaal dienogniet eerder zijn bestudeerd.#&#De recente vorderingen in high-speednano-indentatiemarkeringsmethoden , zoals XPM (accelerated property mapping) [4], maken het mogelijk om lokale variaties in de mechanische eigenschappen van grote gebieden te evalueren met laterale resoluties van enkele micrometers. Dergelijke resolutiewaarden zijn vergelijkbaar met de waarden die doorgaans worden geselecteerd in elektronenmicroscopietechnieken voor het bepalen van de lokale samenstelling en de kristallografische oriëntatie, zoals respectievelijk EDS (elektronendispersieve X

ray-spectroscopie) en EBSD (elektronen-terugverstrooiingsdiffractie). De hardheid wordt meestal bepaald als de verhouding tussen de maximale indrukbelasting en het geprojecteerde oppervlak van de resterende afdruk [5]. Niettemin, wanneer de diepte van de inkeping varieert vannanometers tot enkele micrometers, wordt zo'n taak vervelend, vooral in het geval van high-speednanoindentatiekaarten waar

101; het doel is om duizenden inkepingen te meten. Dit probleem kan worden verholpen door de diepte-sensoren van geïnstrumenteerde inspringing, waarbij--101; de indrukbelasting (P) en de indringdiepte (d) van de indringer worden continu geregistreerd. Op voorwaarde dat de geometrie van de indringer bekend is, kunnen de hardheid en elasticiteitsmodulus direct worden afgeleid uit de indentatiebelasting&penetratiecurves met behulp van de Oliver en Pharr-methode [6]. In het geval van high-speednanoindentatiekaarten is het echter belangrijk om#-&#-van de indentatie-geometrie bij te houden tijdens het proces, omdat dit kan worden gewijzigd door puntslijtage over de duizenden inkepingen die betrokken zijn bij de kaarten.- In deze studie correleren we de XPM-kaarten met de kristallografische oriëntatie verkregen door EBSD en de samenstellingskaarten verkregen door EDS van geselecteerde gebieden van gegoten Inconel 718-exemplaren die zijn onderworpen aan drie verschillende temperaturen. De EDS-resultaten toonden acute Nb-segregatie over de dendritische armen en in de interdendritische regio's die leiden tot sterkenanohardheidsgradiënten in de XPM-kaarten. Desalniettemin tonen de XPM-kaarten relatief constante elastische moduli in de korrels,niet beïnvloed door de lokale chemische samenstelling, maar een directe afhankelijkheid van de korreloriëntatie, zoals verwacht voor materialen met een hoge elastische anisotropie zoalsnikkel. Het bepalen van de afhankelijkheid van de lokale mechanische eigenschappen met chemische segregatie is essentieel voor het aanpassen van de eigenschappen van het resulterende materiaal tijdens giet- of andere stollingsprocessen, zoals lassen, repareren of 3D-printen, voor het optimaliseren van bewerkingsparameters en voor het ontwikkelen van op microstructuur gebaseerde modellen.

2.

Resultaten 2.1.

Microstructuur Het materiaal dat in deze studie werd gebruikt was een gegoten IN718 polykristallijne Nibase superlegering, met de gemiddelde samenstelling weergegeven in Tabel 1. --