Tytuł pozycji:
Characterisation of TCP phases in CMSX-4 single crystal superalloy subjected to high temperature annealing and creep deformation
A high temperature exposure of nickel-base single crystal superalloys leads to a formation of topologically close packed (TCP) phases, what can deteriorate their creep strength. Therefore, the aim of the present work was to investigate TCP phases precipitated in CMSX-4 superalloy after a two-step treatment consisting of annealing at temperature of 1100°C followed by a creep deformation at temperature of 900°C. The microstructure of CMSX-4 superalloy exposed to a high temperature was investigated by means of scanning and transmission electron microscopy as well as scanning-transmission electron microscopy in high angle annular dark field mode. The chemical composition in nanoareas was determined using the high spatial resolution and high count rate energy dispersive X-ray spectroscopy. A three-dimensional characterization of the microstructure of annealed and creep tested single crystal superalloy was carried out by means of electron tomography. Results of microstructural investigation have shown that after the application of two-step high temperature exposure the TCP precipitates present in CMSX-4 superalloy are P and μ phases. The most pronounced differences in the chemical composition of the investigated P and μ phase particles are concerned with W and Re content. It was determined that the P phase contains a higher amount of W, while the μ phase is mostly rich in Re.
Monokrystaliczne nadstopy niklu to nowoczesne materiały żarowytrzymałe, zaprojektowane specjalnie do zastosowania na łopatki turbin gazowych. Skład chemiczny tych stopów jest tak dobrany, aby w mikrostrukturze uzyskać około 70% udziału objętościowego wydzieleń fazy γʹ o kształcie sześciennym oraz umocnienie roztworowe osnowy γ. Silny efekt umocnienia zapewniają pierwiastki o dużym promieniu atomowym, takie jak Re, W i Mo, które wolno dyfundują w osnowie Ni. Jednak po długotrwałej pracy w wysokiej temperaturze pierwiastki te sprzyjają wydzielaniu kruchych faz o strukturze topologicznie zwarcie wypełnionej (topologically close packed, TCP). Najczęściej spotykanymi fazami TCP w nadstopach monokrystalicznych są fazy σ, μ, P i R. Ze względu na niewielkie różnice parametrów sieci oraz składu chemicznego identyfikacja tych faz jest skomplikowana i wymaga połączenia komplementarnych technik dyfrakcji elektronów i mikroanalizy składu chemicznego. Celem pracy jest identyfikacja faz TCP w monokrystalicznym nadstopie niklu CMSX-4 po wysokotemperaturowym wyżarzaniu i pełzaniu, określenie ich składu chemicznego oraz kształtu i rozmieszczenia w przestrzeni z wykorzystaniem nowoczesnych metod analitycznej mikroskopii elektronowej i tomografii elektronowej.
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.
