Astratto

Uno studio correlativo ad alto-rendimento delle proprietà meccaniche locali, della composizione chimica e dell'orientamento cristallografico è stato condottot in aree selezionate di campioni di Inconel 718 fusi sottoposti a tre differenti temperamenti. I campioni hanno mostrato una forte segregazione di Nb alla scala dei bracci dei dendritici, con contenuti di Nb locali che variavano tra il 2% in pesonelnucleo dei bracci dei dendriti e l'8% in pesonelle regioni interdendritiche e il 25% in peso entro il secondo particelle di fase (carburi MC, fasi di Laves e aghi di fase δ). È stato riscontrato che lanano durezza è fortemente correlata al contenuto di Nb locale e alle condizioni di temperamento. Al contrario, i moduli elastici dell'indentazionenon erano influenzati dalla composizione chimica locale o dalle condizioni di tempra, ma erano direttamente correlati con l'orientamento cristallografico dei grani, a causa dell'elevata anisotropia elastica delle leghe dinichel.

1. Introduzione

 Le superleghe in Ni-base policristalline In718 fuse e forgiate presentano resistenza alle alte temperature e alla fatica anche in ambienti ossidanti e corrosivi [1]. Tali prestazioni rendono questo materiale adatto per l'uso come dischi di turbine e alcuni componenti statici di motori aeronautici funzionanti a temperature fino a 600-700 ºC [2]. La formulazione di questa lega include vari metalli di transizione che portano al rafforzamento mediante soluzione solida, precipitazione tramite diverse particelle di seconda fase, γ-&39 ;, γ#&39;#&39 ;, δ (Ni3Nb), carburi MC e fasi di Laves, così come l'affinamento della granulometria e un'elevata densità di twin boundaries [3]. Nei processi di fusione, la segregazione chimica si verifica durante la fase di solidificazione portando a variazioni localinelle proprietà meccaniche del materiale su scala microstrutturale chenon sono state studiate prima.#

I recenti progressinei metodi di mappatura dellananoindentazione ad altavelocità , come XPM (accelerated property mapping) [4], consentono di valutare variazioni localinelle proprietà meccaniche di grandi aree con risoluzioni laterali di pochi micrometri. Tali valori di risoluzione sono simili a quelli tipicamente selezionatinelle tecniche di microscopia elettronica per determinare la composizione locale e l'orientamento cristallografico, come EDS (spettroscopia X-ray dispersiva di elettroni) ed EBSD (diffrazione di retrodiffusione elettronica), rispettivamente. La durezza è generalmente determinata come il rapporto tra il carico massimo di impronta e l'area proiettata dell'impronta residua [5]. Tuttavia, quando la profondità di indentazione varia dananometri a pochi micrometri, tale compito diventanoioso, specialmentenel caso di mappe dinanoindentazione ad alta-velocità dove-&101; l'obiettivo è misurare migliaia di rientranze. Questo problema può essere risolto mediante il#sensing approfondito del rientro strumentato, dove-&101; il carico di impronta (P) e la profondità di penetrazione (d) del penetratore vengono continuamente registrati. A condizione che la geometria del penetratore sianota, la durezza e il modulo elastico possono essere dedotti direttamente dalle curve di carico di indentazione#penetrazione utilizzando il metodo di Oliver e Pharr [6]. Nel caso di mappe dinanoindentazione-velocità elevata, tuttavia, è importante tenere traccia- della geometria del penetratore durante il processo, perché questa può essere alterata dall'usura della punta sulle migliaia di rientranze coinvoltenel mappe.

In questo studio, correliamo le mappe XPM con l'orientamento cristallografico ottenuto da EBSD e le mappe compositive ottenute da EDS di aree selezionate di esemplari di Inconel 718 colati sottoposti a tre diversi temperamenti. I risultati dell'EDS hanno mostrato una segregazione acuta di Nb tra le braccia dendritiche enelle regioni interdendritiche che portano a forti gradienti dinanodurezzanelle mappe XPM. Tuttavia, le mappe XPM mostrano moduli elastici relativamente costanti all'interno dei grani,non influenzati dalla composizione chimica locale ma una dipendenza diretta dall'orientamento dei grani, come previsto per materiali con elevata anisotropia elastica come ilnichel. Determinare la dipendenza delle proprietà meccaniche locali con la segregazione chimica è fondamentale per adattare le proprietà del materiale risultante durante la fusione o altri processi di solidificazione, come saldatura, riparazione o stampa 3D, per ottimizzare i parametri di lavorazione e per sviluppare modelli basati su microstrutture.

2. Risultati 2.1.-Microstruttura Il materiale utilizzatonel presente studio era una superlega di Ni-base policristallina IN718 colata, con la composizione media mostratanella Tabella 1.-