Abstrakt

Eine korrelative Untersuchung der lokalen mechanischen Eigenschaften, der chemischen Zusammensetzung und der kristallographischen Orientierung mit hohem Durchsatz wurde in ausgewählten Bereichen von gegossenen Inconel 718-Proben durchgeführt, die drei verschiedenen Proben unterzogen wurden Gemüter. Die Proben zeigten eine starke Nb-Entmischung auf der Skala der Dendritenarme mit lokalen Nb-Gehalten, die zwischen 2 Gew .-% im Kern der Dendritenarme und 8 Gew .-% in den interdendritischen Regionen und 25 Gew .-% innerhalb der Sekunde variierten Phasenteilchen (MC-Carbide, Laves-Phasen und δ-Phasennadeln). Es wurde festgestellt, dass die Nanohärte stark mit dem lokalen Nb-Gehalt und dem Temperzustand korreliert. Im Gegensatz dazu wurden die Eindrückelastizitätsmodulenicht durch die lokale chemische Zusammensetzung oder den Temperzustand beeinflusst, sondern korrelierten aufgrund der hohen elastischen Anisotropie von Nickellegierungen direkt mit der kristallographischen Kornorientierung.-&#

 1.

Einführung 

Guss- und geschmiedete polykristalline In718-Superlegierungen auf Ni

-Basis weisen eine hohe Temperaturfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf auch in oxidierenden und korrosiven Umgebungen [1]. Aufgrund dieser Leistung eignet sich dieses Material zur Verwendung als Turbinenscheiben und einige statische Komponenten von Flugtriebwerken, die bei Temperaturen von bis zu 600 ° C arbeiten [2]. Die Formulierung dieser Legierung enthält verschiedene Übergangsmetalle, die zur Festigung durch feste Lösung, Ausfällung über mehrere Partikel der zweiten Phase, γ 39;, γ--39;-&39;, δ (Ni3Nb), MC-Carbide führen und Laves-Phasen sowie Korngrößenverfeinerung und eine hohe Zwillingsgrenzendichte [3]. Bei Gießprozessen tritt während der Erstarrungsphase eine chemische Entmischung auf, die zu lokalen Schwankungen der mechanischen Eigenschaften des Materials im mikrostrukturellen Maßstab führt, die zuvornicht untersucht wurden.#&#&Die jüngsten Fortschritte bei der Kartierung von Nanoindentationen mit hoher Geschwindigkeit B. XPM (Accelerated Property Mapping) [4] ermöglichen die Bewertung lokaler Variationen der mechanischen Eigenschaften großer Gebiete mit lateralen Auflösungen von wenigen Mikrometern. Solche Auflösungswerte ähneln denen, die typischerweise in elektronenmikroskopischen Techniken zur Bestimmung der lokalen Zusammensetzung und der kristallographischen Orientierung ausgewählt werden, wie EDS (elektronendispersive Röntgenspektroskopie) bzw. EBSD (Elektronenrückstreuungsbeugung). Die Härte wird üblicherweise als Verhältnis zwischen der maximalen Eindrücklast und der projizierten Fläche des Restabdrucks bestimmt [5]. Wenn jedoch die Eindringtiefe von Nanometern bis zu einigen Mikrometern reicht, wird eine solche Aufgabe mühsam, insbesondere im Fall von Nanoindentationskarten mit hoher Geschwindigkeit, bei denen#101; Ziel ist es, Tausende von Einkerbungen zu messen. Dieses Problem kann durch tiefgreifende instrumentierte Einrückung behoben werden, wobei

101; Die Eindrücklast (P) und die Eindringtiefe (d) des Eindringkörpers werden kontinuierlich aufgezeichnet. Sofern die Geometrie des Eindringkörpers bekannt ist, können die Härte und der Elastizitätsmodul mit der Oliver- und Pharr-Methode direkt aus den Eindringlast- und Durchdringungskurven abgeleitet werden [6]. Im Fall von Hochgeschwindigkeits-Nanoindentationskarten ist es jedoch wichtig, die Indentergeometrie während des Prozesses im Auge zu behalten, da dies durch Spitzenverschleiß über die Tausenden von Indentationen, die an der Indenteration beteiligt sind, geändert werden kann Karten.---In dieser Studie korrelieren wir die XPM-Karten mit der durch EBSD erhaltenen kristallographischen Orientierung und den durch EDS erhaltenen Zusammensetzungskarten ausgewählter Bereiche von gegossenen Inconel 718-Proben, die drei verschiedenen Temperaturen ausgesetzt waren. Die EDS-Ergebnisse zeigten eine akute Nb-Segregation über die dendritischen Arme und in den interdendritischen Regionen, die zu starken Nanohärtegradienten in den XPM-Karten führte. Trotzdem zeigen die XPM-Karten relativ konstante Elastizitätsmodule innerhalb der Körner, dienicht von der lokalen chemischen Zusammensetzung, sondern von einer direkten Abhängigkeit der Kornorientierung beeinflusst werden, wie dies für Materialien mit hoher elastischer Anisotropie wie Nickel zu erwarten ist. Die Bestimmung der Abhängigkeit der lokalen mechanischen Eigenschaften von der chemischen Entmischung ist der Schlüssel zur Anpassung der Eigenschaften des resultierenden Materials während des Gießens oder anderer Erstarrungsprozesse wie Schweißen, Reparieren oder 3D-Druck, zur Optimierung der Verarbeitungsparameter und zur Entwicklung mikrostrukturbasierter Modelle.&.#-&2.#--Ergebnisse 2.1.Mikrostruktur Das in der vorliegenden Studie verwendete Material war eine gegossene polykristalline IN718-Ni -Basis-Superlegierung mit der in Tabelle 1 angegebenen durchschnittlichen Zusammensetzung.