Únavové vlastnosti niklové superslitiny inconel 792-5A při 800 C

Fatigue properties of nickel-base superalloy inconel 792-5A at 800 C

conference proceedings

Czech

Niklová superslitina Inconel 792-5A (In792-5A) patří mezi lité polykrystalické materiály, jejichž struktura se skládá z matrice gamma a precipitátů gamma prime. Superslitiny nachází využití v aplikacích, kde dochází k silovému namáhání za vysokých teplot, jako například u lopatek turbín v energetice a letectví. Tyto komponenty jsou během provozu namáhány širokým spektrem únavového zatěžování, zejména při velkých teplotních gradientech při startování a vypínání dochází k namáhání některých částí lopatek v režimu nízkocyklové únavy. Proto je důležité se zabývat vlastnostmi superslitin za těchto podmínek. Hladké válcové zkušební tyče byly cyklicky namáhány v režimu řízení deformace za konstatní rychlosti deformace. Zkoušky nízkocyklové únavy byly provedeny na servohydraulickém pulsátoru MTS vybaveném třízónovou odporovou pecí při teplotě 800 C na vzduchu. Povrch zkušebních tyčí byl mechanicky vybroušen a vyleštěn pro pozorování povrchového reliéfu pomocí SEM. Po ukončení únavové zkoušky bylo provedeno studium lomové plochy pomocí SEM. Vybrané zkušební tyče byly použity na výrobu fólií pro pozorování v TEM za účelem studia mikrostruktury a dislokačního uspořádání. Z dat naměřených během únavových zkoušek byly získány křivky cyklického zpevnění/změkčení, cyklická deformační křivka a křivky únavové životnosti v reprezentaci amplitudy napětí, amplitudy celkove deformace a amplitudy plastické deformace v závislosti na počtu cyklů do lomu. Experimentální body křivek životnosti uspokojivě vyhovují Manson-Coffinovu a Basquinovu zákonu. Studium lomových ploch odhalilo místa iniciace únavových trhlin.

Nickel-base superalloy Inconel 792-5A (In792-5A) is one of cast polycrystalline materials with the structure consisting of gamma matrix and gamma prime precipitates. Superalloys are generally used in applications where severe stress loading occurs at high temperatures in aggressive atmosphere, e.g. in gas turbine for power units in aircraft industry. These components are subjected to wide spectrum of fatigue loading during service and to thermal gradients during start-ups and shut-downs of the turbine. Therefore, some parts of blades are strained in low cycle fatigue regime. For that reason it is important to deal with properties of superalloys under these conditions. Smooth specimens were cyclically strained under strain control with constant strain amplitude and constant strain rate. Low cycle fatigue tests were conducted by servo-hydraulic pulsator MTS equipped with three zone resistance furnace at temperature 800 C in air atmosphere. Surface of specimens was mechanically grounded and polished to enable SEM observation. Fracture surface was studied in SEM after fatigue test termination. Selected specimens were used to prepare of foils for the transmission electron microscope (TEM) observation of microstructure and dislocation arrangement. Hysteresis loops were recorded for selected numbers of cycles. They were used to obtain cyclic hardening/softening curves, cyclic stress-strain curve and fatigue life curves were obtained in representation of stress amplitude, total strain amplitude and plastic strain amplitude versus number of cycles to fracture. Experimental points are in satisfactory agreement with the Manson-Coffin law and the Basquin law. Examination of the fracture surface revealed fatigue crack initiation sites.

Inconel 792-5A, nízko-cyklová únava, zvýšené teploty, křivky únavové životnosti, dislokační struktury

Inconel 792-5A, low cycle fatigue, high temperatures, fatigue life curves, dislocation structure

ŠMÍD, M.; OBRTLÍK, K.; PETRENEC, M.; POLÁK, J.; HRBÁČEK, K.

18. 5. 2010

Tanger

Rožnov pod Radhoštěm

978-80-87294-15-4

1

6

6