MAR-M 002 süperalaşımında karbür ve ?` (Ni3(Al,Ti)) partiküllerine Ostwald olgunlaşması sürecinin (ostwald ripening process) uygulanması

Abstract

Nikel esaslı süperalaşımlar yüksek sıcaklıkta mukavemet gerektiren uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu alaşımların birçoğu düzenli yüzey merkezli kübik yapıya sahip ?' parçacıklarının ince dağılımı ve karbür fazlarının süreksiz bir film şeklinde dane sınırları boyunca çökelmesi ile çökelme sertleştirmesi yöntemiyle sertleştirilebilir. Alaşımın mekanik özellikleri bu çökeltilerin boyut ve dağılımına bağlıdır. Ostwald olgunlaşma prosesi kapsamında parçacıkların büyüme modellenmesi için ana teorik yaklaşım Lifshits ve Slozov ve Wagner tarafından keşfedilmiştir. Bunlar ortalama parçacık boyutunun süre ile arttığını, r3-r03=kt bağlantısına bağlı olduğunu bulmuşlardır. Burada r, t zamanında ortalama parçacık boyutu, r0 ise t=0 zamanında ortalama parçacık boyutu, k ise büyüme oranı sabitidir. Bu çalışmada 870 0C'de farklı sürelerde yaşlandırma işlemi uygulanmış MAR-M 002 nikel esaslı süperalaşımda ?' ve karbür fazlarının büyümesi SEM (taramalı elektron mikroskobu) görüntüleri ile incelenmiş ve görüntü analiz yazılımı kullanılarak ortalama parçacık boyutu hesaplanmıştır. Bu alaşım için bu yaşlandırma süresi aralığında ?' ve karbür fazlarının büyüme davranışlarının LSW teorisine uygunluğu belirlenmiş ve her faz için büyüme oran sabiti olan ?k? değeri belirlenmiştir. ?' fazı 160 saate kadar lineer bir büyüme göstermiş, ancak karbür fazı 80 saatten sonra birleşerek dane sınırları boyunca sürekli bir film şeklinde çökelmişlerdir. Ayrıca bu alaşımın sertlik değeri Vickers Sertlik Testi metodu kullanılarak belirlenmiştir.

Nickel base superalloys are widely used in applications requiring strength at high temperature. Most of these alloys are age-hardenable by a fine dispersion of ?' particles, which have an ordered face-centered cubic structure and precipitation of carbides at the grain boundaries as a discontinuous film. The mechanical properties of alloy are strongly dependent upon the size and distribution of these precipitates. The main theoretical approach to modeling coarsening of the precipitate through the Ostwald ripening process has been developed by Lifshitz and Slozov and Wagner, who predicted that the average particle radius, r, increases with time, t, according to the following relationship: r3-r03=kt where r0 is the average particle radius at the onset of coarsening, and k is often referred to as the coarsening rate coefficient. In this work, precipitation and coarsening of ?' and carbide phases occurred in MAR-M 002 nickel based superalloy at 870 0C for different aging times is determined by using SEM (the scanning electron microscopy) micrographs and average particle size is calculated by particle analysis software. ?' and carbide phases have been observed to obey the LSW theory and k values are calculated for these phases within this aging time. According the LSW theory, ?' shows the linear behavior up to 160 hours, but carbide particles join together and precipitate at the grain boundaries as continuous films after 80 hours. The hardness of this superalloy for various aging times has been determined by Vickers hardness testing method.