Аннотация

Корелативно изследване с висока-пропускливост на локалните механични свойства, химическия състав и кристалографската ориентация е проведено в избраниt отделни области на отливки от Inconel 718, подложени на три различни нрав. Образците показват силна сегрегация на Nb в скалата на дендритните рамена, с локално съдържание на Nb, вариращо между 2 тегл.% В сърцевината на дендритните рамена до 8 тегл.% В интердендритните области и 25 тегл.% През втората фазови частици (MC карбиди, Laves фази и δ фазови игли). Установено е, че нанотвърдостта силно корелира с локалното съдържание на Nb и състоянието на темперамента. Напротив, модулите на еластично вдлъбване не са повлияни от местния химичен състав или състояние на темпера, а са в пряка корелация с кристалографската ориентация на зърната, поради високата еластична анизотропия на никеловите сплави.

 

1. Въведение

 Отливни и ковани In718 поликристални Ni-base суперсплави имат висока температурна якост и устойчивост на умора дори в окислителна и корозивна среда [1]. Подобна ефективност прави този материал подходящ за използване като турбинни дискове и някои статични компоненти на аеромотори, работещи при температури до 600-700 ºC [2]. Формулировката на тази сплав включва различни преходни метали, които водят до укрепване чрез твърд разтвор, утаяване чрез няколко частици от втора фаза, γ-&39 ;, γ#&39;#&39 ;, δ (Ni3Nb), MC карбиди и Laves фази, както и усъвършенстване на размера на зърната и висока плътност на двойните граници [3]. При процесите на леене химическата сегрегация възниква по време на етапа на втвърдяване, което води до локални вариации в механичните свойства на материала в микроструктурния мащаб, които не са проучвани преди.#

Наскорошният напредък в методите за картографиране с висока скорост на наноиндентация , като XPM (ускорено картографиране на свойствата) [4], позволяват оценяване на местните вариации в механичните свойства на големи площи с странични разделителни способности от няколко микрометра. Такива стойности на разделителната способност са подобни на тези, които обикновено се избират в техниките за електронна микроскопия за определяне на локалния състав и кристалографската ориентация, като EDS (електронно-дисперсионна Xray спектроскопия) и EBSD (дифракция на обратното разсейване на електроните), съответно. Твърдостта обикновено се определя като съотношение между максималното натоварване на вдлъбнатината и прожектираната площ на остатъчния отпечатък [5]. Независимо от това, когато дълбочината на вдлъбнатината варира от нанометри до няколко микрометра, такава задача става досадна, особено в случай на карти с наноиндентация с висока-скорост wher--101; целта е да се измерват хиляди вдлъбнатини. Този проблем може да бъде разрешен чрез дълбочина&измерване на инструментално отстъп, където#-101; натоварването с вдлъбнатина (P) и дълбочината на проникване (d) на вдлъбнатината се записват непрекъснато. При условие, че геометрията на индентора е известна, модулът на твърдост и еластичност може да бъде направен директно от кривите на проникване на натоварването&, използвайки метода на Oliver and Pharr [6]. В случай на високо#скоростни наноиндентационни карти е важно обаче да се следи-- of геометрията на индентъра по време на процеса, тъй като това може да се промени чрез износване на върха върху хилядите вдлъбнатини, включени в карти.

В това проучване ние съотнасяме XPM картите с кристалографската ориентация, получена от EBSD, и композиционните карти, получени чрез EDS на избрани зони от отливки от Inconel 718, подложени на три различни температури. Резултатите от EDS показват остра сегрегация на Nb в дендритните рамена и в интердендритните региони, които водят до силни градиенти на нанотвърдост в XPM картите. Независимо от това, XPM картите показват относително постоянни еластични модули вътре в зърната, не повлияни от местния химичен състав, но пряка зависимост от ориентацията на зърната, както се очаква за материали с висока еластична анизотропия като никел. Определянето на зависимостта на локалните механични свойства с химическа сегрегация е ключово за адаптиране на свойствата на получения материал по време на леене или други процеси на втвърдяване, като например заваряване, ремонт или 3D печат, за оптимизиране на параметрите на обработка и за разработване на модели, базирани на микроструктура.

2.

 Резултати 2.1.Микроструктура Материалът, използван в настоящото изследване, е отливен IN718 поликристален Ni-base суперасплав, със средния състав, показан в Таблица 1.--