Link do spotkania: teams »

Streszczenie:

W nowoczesnych silnikach lotniczych monokrystaliczne łopatki turbin wykonane z nadstopów niklu, takich jak CMSX-4 i CMSX-6, muszą sprostać ekstremalnym warunkom pracy – wysokim temperaturom, naprężeniom i korozji. Choć odlewy te są formalnie monokrystaliczne, w rzeczywistości ich struktura wykazuje liczne niejednorodności orientacyjne i mikrostrukturalne, które mogą obniżać trwałość i niezawodność komponentów.

Celem niniejszej pracy było porównanie rozmieszczenia oraz charakteru takich niejednorodności w zamkach (nasadach) łopatek wykonanych z obu wspomnianych nadstopów, wytwarzanych metodą kierunkowej krystalizacji Bridgmana przy różnych prędkościach wyciągania (1 i 3 mm/min).

Badania wykazały, że zamek łopatek z nadstopu CMSX-4, zawierającego m.in. ren (Re)  i wolfram (W), cechuje się większą liczbą granic nisko-kątowych i podziałów strukturalnych niż w CMSX-6, niezależnie od warunków krystalizacji. Granice te wiążą się z lokalnym odchyleniem dendrytów od idealnej orientacji oraz zjawiskiem segregacji pierwiastków stopowych. Zaobserwowano, że Re i W wzbogacają te granice, podczas gdy pierwiastki takie jak Ta i Al są od nich odsuwane, co potwierdzono analizami EDS i TEM. Pomimo wyższej podatności CMSX-4 na dezorientację wewnętrzną, stop ten wykazuje bardziej stabilną mikrostrukturę fazy umacniającej γ′ – z mniejszymi i bardziej jednorodnymi wydzieleniami, co ma korzystny wpływ na jego odporność na pełzanie.

Do analizy strukturalnej zastosowano połączenie dyfrakcyjnej topografii rentgenowskiej (zmodyfikowana metoda Auleytnera), mapowania Ω-scan oraz technik SEM, TEM, EBSD i EDS. Szczególną uwagę zwrócono na wpływ geometrii selektora ziarna na początkową orientację i rozwój struktury krystalicznej – wskazano, że niedoskonałości na styku selektor–zamek mogą generować niekorzystne niejednorodności w dalszej części łopatki.

Wnioski mają praktyczne znaczenie dla przemysłu lotniczego i odlewniczego. Pokazują, że nawet przy tej samej technologii odlewniczej skład chemiczny stopu i geometria układu krystalizacji istotnie wpływają na jakość końcowego odlewu. Wyniki mogą służyć do dalszej optymalizacji procesów monokrystalizacji, projektowania selektorów oraz kontroli jakości odlewów w celu zwiększenia niezawodności łopatek turbin gazowych.

LINK - /sppp.agh.edu.pl/ »