Abstrakt

En høj-gennemstrømningskorrelativ undersøgelse af de lokale mekaniske egenskaber, kemisk sammensætning og krystallografisk orientering er udført i udvalgtt ed områder af støbte Inconel 718 prøver udsat for tre forskellige humør. Prøverne viste en stærk Nb-segregering på skalaen af ​​dendritarmene med lokalt Nb-indhold, der varierede mellem 2 vægt% i kernen af ​​dendritarmene til 8 vægt% i de interdendritiske regioner og 25 vægt% inden for det andet fasepartikler (MC-carbider, Laves-faser og δ-fasenåle). Nanohardheden blev fundet at korrelere stærkt med det lokale Nb-indhold og temperamenttilstanden. Tværtimod blev indrykningselastiske moduler ikke påvirket af den lokale kemiske sammensætning eller temperamentstilstand, men korrelerede direkte med den krystallografiske kornorientering på grund af den høje elastiske anisotropi afnikkellegeringer.

1. Introduktion

 Cast og smedet In718 polykrystallinsk Ni-base superlegering præsenterer høj temperatur styrke og udmattelsesmodstand selv i oxiderende og ætsende miljøer [1]. En sådan ydeevne gør dette materiale velegnet til brug som turbineskiver ognogle statiske komponenter i flymotorer, der arbejder ved temperaturer op til 600-700 ºC [2]. Formuleringen af ​​denne legering inkluderer forskellige overgangsmetaller, der fører til styrkelse ved fast opløsning, udfældning via adskillige andenfasepartikler, γ-&39 ;, γ#&39;#&39 ;, δ (Ni3Nb), MC-carbider og Laves-faser såvel som forbedring af kornstørrelse og en høj tæthed med to grænser [3]. I støbeprocesser forekommer kemisk segregering under størkningstrinnet, hvilket fører til lokale variationer i de mekaniske egenskaber af materialet i mikrostrukturelle skala, der ikke er blevet undersøgt før.#

Denylige fremskridt inden for kortnanoindentation kortlægningsmetoder med høj hastighed , såsom XPM (accelereret ejendomskortlægning) [4], muliggør evaluering af lokale variationer i de mekaniske egenskaber i store områder med laterale opløsninger på et par mikrometer. Sådanne opløsningsværdier svarer til dem, der typisk er valgt i elektronmikroskopiteknikker til bestemmelse af den lokale sammensætning og den krystallografiske orientering, henholdsvis EDS (elektrondispersiv Xray-spektroskopi) og EBSD (elektron-back-spredningsdiffraktion). Hårdhed bestemmesnormalt som forholdet mellem den maksimale indrykningsbelastning og det projicerede areal af det resterende aftryk [5]. Ikke desto mindre,når indrykkningsdybden spænder frananometer tilnogle få mikrometer, bliver en sådan opgave kedelig, især i tilfælde af kort mednanoindtastning med høj hastighed--101; målet er at måle tusinder af fordybninger. Dette problem kan løses ved hjælp af dybde-sensing instrumenteret indrykning, hvore indrykningsbelastningen (P) og indtrængningsdybden (d) af indrykket registreres kontinuerligt. Forudsat at indrykkets geometri er kendt, kan hårdhed og elastisk modul udledes direkte fra indrykningsbelastning-gennemtrængningskurver ved hjælp af Oliver og Pharr-metoden [6]. I tilfælde afnanoindentationskort med høj hastighed er det dog vigtigt at holde styr på&#--ej til indrykningsgeometrien under processen, fordi dette kan ændres ved tipslid over de tusinder af fordybninger, der er involveret i kort. I denne undersøgelse korrelerer vi XPM-kortene med den krystallografiske orientering opnået af EBSD og kompositionskortene opnået af EDS af udvalgte områder af støbte Inconel 718 prøver udsat for tre forskellige tempereringer. EDS-resultaterne viste akut Nb-segregering på tværs af de dendritiske arme og i de interdendritiske regioner, der fører til stærkenanohardhedsgradienter i XPM-kortene. Ikke desto mindre viser XPM-kortene relativt konstante elastiske moduler inde i kornene, ikke påvirket af den lokale kemiske sammensætning, men en direkte afhængighed af kornorienteringen som forventet for materialer med høj elastisk anisotropi somnikkel. At bestemme afhængigheden af ​​de lokale mekaniske egenskaber med kemisk adskillelse ernøglen til at skræddersy egenskaberne af det resulterende materiale under støbning eller andre størkningsprocesser, såsom svejsning, reparation eller 3D-udskrivning, til optimering af behandlingsparametre og til udvikling af mikrostrukturbaserede modeller.

2.

Resultater 2.1. Mikrostruktur Materialet anvendt i denne undersøgelse var en støbt IN718 polykrystallinsk Nibase superlegering med den gennemsnitlige sammensætning vist i tabel 1.---