Abstrakt

En hög-genomströmningskorrelativ studie av de lokala mekaniska egenskaperna, den kemiska sammansättningen och kristallografiska orienteringen har utförts i utvaldat ed områden av gjutna Inconel 718-prover utsatta för tre olika humör. Proverna visade en stark Nb-segregering på skalan av dendritarmarna, med lokalt Nb-innehåll som varierade mellan 2 vikt-% i kärnan av dendritarmarna till 8 vikt-% i de interdendritiska regionerna och 25 vikt-% inom den andra faspartiklar (MC-karbider, Laves-faser och δ-fasnålar). Nanohårdheten befanns korrelera starkt med det lokala Nb-innehållet och temperamentet. Tvärtom påverkades inte indragets elastiska moduler av den lokala kemiska sammansättningen eller temperamentförhållandet, utan korrelerades direkt med den kristallografiska kornorienteringen på grund avnickellegeringarnas höga elastiska anisotropi.

1. Introduktion

 Cast och smidd In718 polykristallin Ni-baslegeringar har hög temperaturhållfasthet och utmattningsbeständighet även i oxiderande och frätande miljöer [1]. Sådan prestanda gör detta material lämpligt för användning som turbinskivor och vissa statiska komponenter i flygmotorer som arbetar vid temperaturer upp till 600-700 ºC [2]. Formuleringen av denna legering inkluderar olika övergångsmetaller som leder till förstärkning av fast lösning, utfällning via flera andra faspartiklar, γ-&39 ;, γ#&39;#&39 ;, δ (Ni3Nb), MC-karbider och Laves-faser, samt förädling av kornstorlek och en hög tvillinggränsdensitet [3]. I gjutningsprocesser sker kemisk segregering under stelningssteget, vilket leder till lokala variationer i de mekaniska egenskaperna hos materialet i mikrostrukturell skala som inte har studerats tidigare.#

De senaste framstegen inom kartläggningsmetoder med hög-hastighet , till exempel XPM (accelerated property mapping) [4], möjliggör utvärdering av lokala variationer i de mekaniska egenskaperna hos stora områden med laterala upplösningar pånågra mikrometer. Sådana upplösningsvärden liknar de som vanligtvis väljs i elektronmikroskopitekniker för bestämning av den lokala kompositionen och den kristallografiska orienteringen, såsom EDS (elektrondispersiv X-ray-spektroskopi) respektive EBSD (elektronbackspridningsdiffraktion). Hårdhet bestäms vanligtvis som förhållandet mellan den maximala fördjupningsbelastningen och det projicerade området för det återstående avtrycket [5]. Icke desto mindre,när fördjupningsdjupet sträcker sig frånnanometer tillnågra mikrometer blir en sådan uppgift tråkig, särskiltnär det gäller kartor med hög--hastighetnanoindentation var-&101; målet är att mäta tusentals fördjupningar. Det här problemet kan hanteras med djup#sensing instrumenterad indragning, var-&101; indragningsbelastningen (P) och indragningsdjupet (d) hos indraget registreras kontinuerligt. Förutsatt att geometrin hos indenteraren är känd, kan hårdheten och den elastiska modulen direkt härledas från indragningsbelastning#penetrationskurvorna med Oliver och Pharr-metoden [6]. När det gäller höga-hastighetskartor mednanoindikationer är det dock viktigt att hålla koll- ej om indragningsgeometrin under processen, eftersom detta kan ändras genom spetsförslitning över tusentals fördjupningar som är involverade i kartor.

I denna studie korrelerar vi XPM-kartorna med den kristallografiska orienteringen som erhållits av EBSD och de sammansättningskartor som erhållits av EDS för utvalda områden av gjutna Inconel 718-prover utsatta för tre olika temperament. EDS-resultaten visade akut Nb-segregering över de dendritiska armarna och i de interdendritiska regionerna som leder till starkananohårdhetsgradienter i XPM-kartorna. Icke desto mindre visar XPM-kartorna relativt konstanta elastiska moduler inuti kornen, påverkas inte av den lokala kemiska sammansättningen utan ett direkt beroende av kornorienteringen, som förväntat för material med hög elastisk anisotropi somnickel. Att bestämma beroendet av de lokala mekaniska egenskaperna med kemisk segregering ärnyckeln för att skräddarsy egenskaperna för det resulterande materialet under gjutning eller andra stelningsprocesser, såsom svetsning, reparation eller 3D-utskrift, för optimering av bearbetningsparametrar och för utveckling av mikrostrukturbaserade modeller.

2. Resultat 2.1.-Mikrostruktur Materialet som används i denna studie var en gjuten IN718 polykristallin Ni-baslegering, med den genomsnittliga kompositionen som visas i tabell 1.-