Investigación del comportamiento de crecimiento de grano en la superaleacion Inconel 718

Abstract

[EN] Superalloys are generally used in the hot sections of gas-turbine engines due to their excellent high temperature properties with respect to strength, creep, and hot-corrosion resistance. For this kind of application, the Inconel 718 nickel-base superalloy has found widespread usage because of their lower cost compared with other superalloys accompanied with good material properties. The technological importance of grain growth originates from the dependence of the material properties from the microstructure, and in particular the dependence of the mechanical behaviour on the grain size. In materials for structural application at lower temperatures, a small grain size is normally required to optimise the strength and toughness. However, in order to improve the high temperature creep resistance of a material, a large grain size is required. Objective: The main objective of this work, aims to study the effects of annealing parameters on the grain-growth kinetics during of the Inconel 718 superalloy. In particular, the effect of the short-term annealing in the high-temperature domain (> 1040°C) and the long-term annealing in the low-temperature domain (< 1040°C) on the grain growth behaviour should be analysed and compared. Scope of tasks: Review of the available literature on the topic of grain growth in superalloys. Investigation of the grain growth kinetics by laboratory experiments considering a) Short-term annealing for 1 to 10 min in the temperature range of 1040 to 1100°C b) Long-term annealing for 60 to 240 min in the temperature range of 980 to 1040°C. Evaluation of the microstructure evolution by metallographic techniques using the light microscope. Determination of the grain size evolution during at each isothermal annealing temperature. Finally, modelling the grain growth kinetics by using an empirical approach and discussion of the results in comparison with literature.

[ES] Las superaleaciones se utilizan generalmente en las secciones calientes de los motores de turbina de gas debido a sus excelentes propiedades a alta temperatura con respecto a resistencia, fluencia y resistencia a la corrosión en caliente. Para este tipo de aplicación, la superaleación de base de níquel Inconel 718 ha encontrado un uso generalizado debido a su menor coste comparado con otras superaleaciones acompañadas con buenas propiedades de material. La importancia tecnológica del crecimiento del grano se origina por la dependencia de las propiedades materiales de la microestructura y, en particular, por la dependencia del comportamiento mecánico sobre el tamaño del grano. En materiales para aplicación estructural a temperaturas más bajas, normalmente se requiere un pequeño tamaño de grano para optimizar la resistencia y la tenacidad. Sin embargo, con el fin de mejorar la resistencia a la fluencia a alta temperatura de un material, se requiere un gran tamaño de grano. Objetivo: El objetivo principal de este trabajo es estudiar los efectos de los parámetros de recocido en la cinética de crecimiento del grano durante la superaleación Inconel 718. En particular, debe analizarse el efecto del recocido a corto plazo en el dominio de alta temperatura (> 1040 ° C) y el recocido a largo plazo en el dominio de baja temperatura (<1040 ° C) sobre el comportamiento del crecimiento del grano comparado. Alcance de las tareas: Revisión de la literatura disponible sobre el tema del crecimiento de grano en superaleaciones. Investigación de la cinética de crecimiento del grano mediante experimentos de laboratorio considerando A) Recocido a corto plazo durante 1 a 10 min en el intervalo de temperatura de 1040 a 1100 ° C B) Recocido a largo plazo durante 60 a 240 minutos en el intervalo de temperatura de 980 a 1040 ° C. Evaluación de la evolución de la microestructura mediante técnicas metalográficas utilizando el microscopio óptico. Determinación de la evolución del tamaño del grano durante cada temperatura de hibridación isotérmica. Por último, el modelado de la cinética de crecimiento del grano mediante el uso de un enfoque empírico y la discusión de los resultados en comparación con la literatura.