Estudio del efecto de adición de tierras raras en la aleación Inconel 718 para aumentar su resistencia al CREEP

Abstract

Inconel 718 is a widely used material for the fabrication of turbines components in the aerospace and energy industries due to its high mechanical strength, good fatigue and creep resistance, as well as good corrosion resistance and ability to operate continuously at elevated temperatures. The main intermetallic phases γ', γ'' and the occurrences of complex M(C, N) carbo-nitrides provide an improvement in mechanical properties. The solubilization heat treatment, thermomechanical treatment and the ageing heat treatment conferred the best mechanical properties to the two samples analyzed in this study. It has been found minimal differences about the microstructure, intermetallic phases and carbides between the two samples; in spite of these minimal differences, it was observed a higher hardness in alloy 2 which has small amounts of rare earths. A similar amount of carbides was observed in both alloys, but the size changes between them due to the addition of the rare earths which affected the way in which these carbides nucleate during the solidification process. The segregation of Nb and Cr at the grain boundary during the aging treatment was clearly notorious due to the formation of M23C6 and MC carbides. The existence of several studies about the intermetallic phases precipitation and carbides formation in the alloy gave information about de morphology, element quantification and distribution allowing the identification and characterization of the alloys.

El Inconel 718 es un material ampliamente utilizado para la fabricación de componentes de turbinas en la industria aeroespaciales y de generación de energía debido a su alta resistencia mecánica, buena resistencia a la fatiga y fluencia, así como buena resistencia a la corrosión y capacidad para operar continuamente a temperaturas elevadas. Las principales fases intermetálicas γ', γ'' y la aparición de carbonitruros complejos M(C, N), proporcionan una mejora en las propiedades mecánicas. El tratamiento en solución, el tratamiento termomecánico y el tratamiento de envejecimiento que se aplica confieren las mejores propiedades mecánicas observadas a las dos muestras analizadas en el presente trabajo. Se han encontrado diferencias mínimas sobre la microestructura, fases intermetálicas y carburos entre las muestras, a pesar de estas mínimas diferencias se observó una mayor dureza en la aleación 2 la cual contiene adiciones de tierras raras. La presencia de carburos en las aleaciones es similar pero el tamaño cambia entre ellas debido a la adición de las tierras raras, que modifican la forma en que los carburos nuclean durante la solidificación. La segregación de niobio y cromo en el límite de grano durante el tratamiento de envejecimiento es claramente notoria debido a la formación de carburos M23C6 y MC, formados principalmente de cromo y niobio, respectivamente. La existencia de varios estudios sobre la precipitación de las fases intermetálicas y la formación de carburos en la aleación proporcionaron información valiosa sobre la morfología, distribución de elementos y fases lo que permitió su identificación y caracterización.