رفتار خستگی سوپر آلیاژ پایه نیکل تک کریستالی CMSX-4

وابستگی رفتار خستگی دمابالا و سیکل پایین سوپر آلیاژ پایه نیکل تک کریستالی CMSX-4 و CMSX-6 به مورفولوژی’γ/γ

Dependence of the high-temperature low-cycle fatigue behaviour of the monocrystalline nickel-base superalloys CMSX-4 and CMSX-6 on the γ/γ’-morphology

چکیده

آزمون‌های خستگی دما بالا (۹۵۰ و ۱۰۵۰ درجه سانتی گراد) و سیکل پایین (LCF) روی نمونه‌های تک‌بلور سوپر آلیاژ پایه نیکل CMSX-4  و CMSX-6 سخت‌شده با فاز’γ انجام شد. هدف، بررسی تاثیر موفولوژی‌های مختلف ‘γ/γ بر رفتار LCF بود. برای این منظور، آزمون‌های LCF روی نمونه‌های مختلف با سه مورفولوژی اولیه‌ی مختلف ‘γ/γ  یعنی ذرات مکعبی ‘γ ، و به ترتیب الوارهای ‘ γ/γ عمود بر محور تنش و الوارهای ‘ γ/γ  موازی با محور تنش انجام شد.

ساختارهای الواری به‌وسیله‌ی یک دفرمگی ناشی از لغزش دما بالا (کرنش پلاستیک < 4%) در کششی یا فشار ایجاد شدند. آزمون LCF نشان داد که طول عمر خستگی در نمونه‌های با ساختار ‘γ/γ الواری عمود بر محور تنش کاهش و در نمونه‌های با ساختارهای ‘γ/γ الواری موازی با محور تنش افزایش یافت و نمونه‌های با ذرات مکعبی ‘γ/γ طول عمر خستگی متوسطی را نشان دادند. دلیل این رفتار از تصاویر فرکتوگرافی بررسی شده و به دست آمد. ترک‌های ناشی از خستگی سوپر آلیاژ پایه نیکل به طور معمول در راستای کانال‌های γ و یا در میانه‌های ‘ γ/γ حرکت کرده و از برش و رد شدن از فاز ‘γ/γ خودداری می‌کنند. بنابراین رشد ترک ناشی از خستگی در ساختارهای دارای الوارهای ‘γ/γ عمود بر محور تنش تسهیل شده و در ساختاری با الوارهای ‘γ/γ موازی با محور تنش از رش آن‌ها جلوگیری به عمل می‌آید.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Strain-controlled high-temperature (950 and 1050°C) low-cycle fatigue (LCF) experiments were conducted on monocrystalline specimens of the γ’-hardened nickel-base superalloys CMSX-4 and CMSX-6. The goal was to investigate the effect of different γ/γ’-morphologies on the LCF behaviour. For this purpose, the LCF tests were performed on specimens with three different initial γ/γ’-morphologies, namely cuboidal γ’-particles, γ/γ’-rafts perpendicular and γ/γ’-rafts parallel to the stress axis, respectively.

The raft structures had been introduced by a small high-temperature creep pre-deformation (plastic strain 50.4%) in tension or compression. The LCF tests showed that the fatigue lives were reduced for specimens with γ/γ’-rafts perpendicular to the stress axis and extended for specimens with γ/γ’-rafts parallel to the stress axis. Specimens with cuboidal γ/γ’-particles exhibited intermediate fatigue lives. Fractographic investigations revealed the reasons for this behaviour. The fatigue cracks usually followed along the γ-channels or the γ/γ’-interfaces and avoided cutting the γ’-phase. Thus, fatigue cracking was facilitated when the γ/γ’-rafts were perpendicular to the stress axis and obstructed, when the γ/γ’-rafts lay parallel to the stress axis.