鋳造IN718ニッケル基超合金のハイスループットナノインデンテーションマッピング:Nb濃度の影響(1)

発売日:2021-03-18

要約

3つの異なる鋳造インコネル718標本の選択された領域で、局所的な機械的特性、化学組成、および結晶学的配向の高スループット相関研究が実施されました-&116;気性。標本は、デンドライトアームのスケールで強いNb偏析を示し、局所的なNb含有量は、デンドライトアームのコアの2 wt。%から樹状突起間領域の8 wt。%、2番目の領域内の25 wt。%の間で変化しました。相粒子(MCカーバイド、ラーベス相およびδ相針)。ナノ硬度は、局所的なNb含有量および焼き戻し条件と強く相関することが見出された。それどころか、押し込み弾性率は、局所的な化学組成や焼き戻し条件の影響を受けませんでしたが、ニッケル合金の高い弾性異方性のために、結晶学的な粒子配向と直接相関していました。#

 

1。 はじめに

鋳造および鍛造されたIn718多結晶Ni ベース超合金は高温強度と耐疲労性を示します酸化性および腐食性の環境でも[1]。このような性能により、この材料は、タービンディスクおよび600-700ºCまでの温度で動作するエアロエンジンの一部の静的コンポーネントとしての使用に適しています[2]。この合金の配合には、固溶による強化、いくつかの第2相粒子による析出、γ--39;、γ''、δ(Ni3Nb)、MC炭化物につながるさまざまな遷移金属が含まれています。ラーベス相、および結晶粒径の微細化と高い双晶境界密度[3]。鋳造プロセスでは、凝固段階で化学的偏析が発生し、これまで研究されていなかった微細構造スケールでの材料の機械的特性に局所的な変動が生じます。&#

高速ナノインデンテーションマッピング法の最近の進歩XPM(加速特性マッピング)[4]などのように、数マイクロメートルの横方向の解像度で広い領域の機械的特性の局所的な変動を評価することができます。このような分解能値は、EDS(電子分散X線分光法)やEBSD(電子後方散乱回折)など、局所組成や結晶方位を決定するための電子顕微鏡技術で通常選択される値と似ています。硬度は通常、最大押し込み荷重と残留インプリントの投影面積の比率として決定されます[5]。それにもかかわらず、圧痕の深さがナノメートルから数マイクロメートルの範囲である場合、特に高速ナノ圧痕マップの場合、そのような作業は面倒になります

101;目的は、何千ものくぼみを測定することです。この問題は、--101;インストルメント化されたインデントの深さを検出することで、対処できます。圧子の押し込み荷重(P)と侵入深さ(d)が継続的に記録されます。圧子の形状がわかっている場合、硬度と弾性率は、オリバーとファーの方法を使用して、圧痕荷重-浸透曲線から直接推測できます[6]。ただし、高速ナノインデンテーションマップの場合は、プロセス中に圧子の形状を追跡することが重要です。&#-&#これは、マップ。--この研究では、XPMマップを、EBSDによって得られた結晶学的配向、および3つの異なる温度にさらされた鋳造インコネル718試験片の選択された領域のEDSによって得られた組成マップと相関させます。 EDSの結果は、樹枝状アーム全体および樹状突起間領域での急性Nb偏析を示し、XPMマップで強いナノ硬度勾配をもたらしました。それにもかかわらず、XPMマップは、ニッケルのような高い弾性異方性を持つ材料で予想されるように、局所的な化学組成の影響を受けず、粒子配向の直接依存性である、粒子内部の比較的一定の弾性率を示します。局所的な機械的特性と化学的偏析の依存性を判断することは、鋳造またはその他の凝固プロセス(溶接、修理、3D印刷など)中に得られる材料の特性を調整し、処理パラメータを最適化し、微細構造ベースのモデルを開発するための鍵となります。 2。

結果2.1。

微細構造本研究で使用した材料は、鋳造IN718多結晶Ni

超合金で、平均組成を表1に示しました。 -

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