Toz metalurjisi (T/M) süperalaşımı Rene 95' in yüksek sıcaklık ve sabit basınçta üretimi ve mikroyapı özellikleri

Bu çalışmada, Ni esaslı süperalaşım, T/M Rene 95 metal tozlar yüksek sıcaklık ve sabit basınç altında (HIP) sıkıştırılarak kompozit üretilmiştir. Gaz atomizasyon yöntemi ile üretilmiş düşük C içerikli T/M Rene 95 süperalaşım tozlar önce kalıplanmış sonra vakumlanmış, HIP işlemi yardımı ile sıkıştırılmış, daha sonra ısıl işleme tabi tutulmuş ve talaşlı işlemeden sonra işlem tamamlanmıştır. Birincil tane sınırlarında (BTS) MC karbür çökelmesini azaltmak amacı ile iki aşamalı HIP operasyonu uygulanmıştır. Solvus sıcaklığı altında üretilen T/M Rene 95 numunelerin karakteristik mikroyapısı ince taneli çift fazlı anayapı içerisinde deformasyona uğramamış düzgün dağılımlı toz tanecikleri göstermiştir. Daha sonra ısıl işlem etkisinin tane büyüklüğü üzerine etkisini araştırmak amacı ile bazı numunelere solvus sıcaklığının altında 1100oC sıcaklıkta, 1 saat ısıl işlem müteakiben hızlı soğutma uygulanmıştır. Diğer numunelere ise solvus sıcaklığının üzerinde 1200oC’de 2 saat tane irileşmesi ısıl işlemine müteakiben yavaş soğutma işlemi uygulanmıştır. Ortalama tane boyutu sırası ile ince taneler için 7 µm ve kaba taneler için 50 µm olarak ölçülmüştür.

Production of P/M superalloy Rene 95 at elevated temperatures by hot isostaticaly pressure

In this study, Ni-based superalloy composite was produced by hot isostatically pressing (HIP) using P/M Rene 95 powders. P/M Rene 95 superalloy powder with low carbon content, which is produced by inert gas atomization, was first located into pre-shaped container, then gas evacuated, hot isostatically pressed and compacted, later on heat treated, and machined to finish. A dual-stage HIP was used to minimize MC carbide precipitation at prior particle boundaries (PPB). Typical microstructure of P/M Rene 95 compacts produced at sub-solvus temperature exhibited a uniform dispersion of a few underformed powder particles in a fine grained microdublex matrix. Later, to investigate the heat treatment effect on grain size, some compacts were applied to heat treatment for 1 hour at a sub solvus temperature of 1100oC followed by fast cooling. The other compacts were applied grain coarsening treatment of 2 hours at super-solvus temperature of 1200 oC followed by slow cooling. The average grain sizes were measured as 7 μm fine, and 50 μm coarse grains respectively.

PDF

___

1. Imergion, J.P., The superalloys, Materials for Gas Turbine Hot Section Components, Canadian Aeronautics and space journal, 27, 4, 336-350, 1981.
2. Dreshfield, R.H., Gray, H.R., P/M superalloys, A troubled Adolesceent Proc., Seminar on P/M Superalloys, Current and Future, Int. Powder Met. Conf., Toronto, Canada, 1-20, 1984.
3. Zhang, M.C., Luo, Z.J., Zeng, F.C., Dynamic behaviour modelling for P/M superalloys during hot isostatic pressing, J.Material Processing Technology, 7, 262-266,1997.2
4. Mi, S., Courtney, T.H., Processing, structure and properties of Ni-W alloys fabricated by mechanical alloying and hot-isostatic pressing, Scripta Materialia, 38, 4, 637-644, 1998.
5. Zhang, M.C., Luo., Z.C., Zeng, F.C., Dynamic behavior modelling for P/M superalloys during hot isostatic pressing, J.of Mat.Proc.Tech., 72, 262-266, 1997.
6. Atkinson, H.V., Zulfia, A., Filho, A.L., King, S., Hot isostatic processing of metal matrix composites, Materials and Desing, 18(4), 243-245, 1997.
7. Cho, J. H., Kim, K.T., Densification of mixed metal powder at high temperature, Int.J.of Mechanical Sci., 43, 4, 921-933, 2001.
8. Skoglund,H., Wedel M.K., Karlsson, B., Processing of fine-grained mechanically alloyed FeAl, Intermetallics, 12, 7-9, 977-983, 2004.
9. Maziasz, P.J., Alexander D.J., Wright, J.L., High strength, ductility, and impact toughness at room temperature in hot-extruded FeAl alloys, Intermetallics, 5, 7, 547-562, 1997.
10. Munoz-Morris, M.A., Oca, C.G., Morris, D.G., An analysis of strengthening mechanisms in a mechanically alloyed, oxide dispersion strengthened iron aluminide Intermetalic, Acta Materialia, 50, 11, 2825-2836, 2002.
11. Fu, Z.M., Au, P., Morphy, D., Koul, A.K., Immarigeon, J.P., Influence of microstructure on high temperature LCF Life in P/M Rene 95, Proc.5.th Int.Conf.on Mechanical behaviour of materials, Beijing, Chine, June 87.
12. Alniak., M.O., Malzemelerin Plastik ve Süperplastik Davranışlarında Bünye Denklemleri, Toz Metalürjisi Süperalaşımı P/M Rene 95’in sabit dövme sıcaklığında Deformasyonu ile Mikroyapısal Değişikliklerin Modellenmesi, Doktora tezi, Gazi Üni., Fen Bilimleri Enstitüsü, Haziran 1990.
13. Alniak, M.O., Morphy, D.D., Tereda, T., Koul, A.K., Immarigeon, J.P., Modelling of deformation and microstructural changes in P/M Rene 95 under isothermal forging conditions, LTR-ST-1637, Laboratory Technical report, Natiaonal aeronautical establishment, Ottowa, Canada, 1987.
14. Donachie, M.J.,Superalloys, Source Book, published by ASM., 1984.
15. Muzyka, D.R., Metal Engineering Quarterly, 11, 4, 12-20, 1971.
16. Muzyka, D.R., Iin the Superalloys, C.T.Sims and W.C.Hagel., Eds., Wiley, New York, chapter 4, 1972.
17. Muzyka, D.R., Whitney C.R., Schlossser, D.K., J.of Metals, 27, 7, 11-15, 1975.
18. Thamburaj, R., Koul, A.K., Wallace, W., Malherde, M.C., Prior particle boundary precipitation in P/M superalloys, Modern developments in Powder Metalurgy, 15-17, Pub.MPIF, Princeton, N.J., 635-673, 1985.
19. Marques, C., Esperance, G.L., Koul, A.K., Prior particle boundary precipitation in P/M superalloys, to be published; also C.Marques, M.Eng.Thesis, Ecole Polytechnique, Montreal, Canada 1986.