Efecto microestructural de la adición de boro y zirconio a una superaleación base níquel con diferentes contenidos de titanio y carbono y su comportamiento al desgaste por deslizamiento

Abstract

The present work analyses two nickel-based alloys (A1 and A2) melted under high vacuum atmosphere and equiaxed solidified into metallic moulds, in order to study the Ti effect on the MC carbide and on the γ/γ´ eutectic formation. In addition, the role of boron, carbon and zirconium on the porosity level was analysed. The alloys were characterised by optical and electron microscopy (OM, SEM and TEM), X-ray diffraction (XRD) and EDS microanalysis, in as-cast state. Subsequently, an aging treatment was applied to the A2 alloy. The material was subject to solution heat treated at 1080 ° C for 4 hours and air cooled, followed by a two-stage aging process. In the first stage the alloy was stabilized treatment at 850 ° C for 24 hours. In the second stage the alloy was aged at 760 ° C for 7 different soaking times (4, 8, 16, 24, 48, 72 and 150 hours), and finally air cooled. These alloys were characterized in the same way as the alloys in as-cast state (OM, SEM, TEM and XRD).The sliding wear behavior of the A2 alloy was analyzed, by using a block-on- ring configuration under the ASTM G77 standard. The samples were tested for 2000 meters of sliding distance, with a speed of 0.70 (m / s) using two different loads (25 N and 78 N). The alloy was characterized after wear test by scanning electron microscopy (SEM) including EDS, X-ray diffraction (XRD) characterization of the debris obtained during wear was also performed.

En el presente trabajo se realizó el análisis de dos aleaciones base Ni (A1 y A2) fundidas al vacío y solidificadas equiaxialmente utilizando moldes metálicos. Se analizó el efecto del titanio en la formación del eutéctico γ/γ´ y de carburos de tipo MC. También se analiza el papel que juega la adición de carbono, boro y zirconio en la formación de porosidades durante el proceso de solidificación. Las dos aleaciones fueron caracterizadas por microscopia óptica (MO), microscopia electrónica de barrido y transmisión (MEB y MET), microanálisis por EDS y difracción de rayos X (DRX) en condición de colada. Posteriormente se aplicó un tratamiento de envejecido a la aleación A2. El tratamiento consistió en un solubilizado a 1080 °C con una permanencia de 4 horas y enfriamiento al aire, posteriormente se aplicó un tratamiento de estabilizado 850 °C por 24 horas y enfriamiento al aire y finalmente el envejecido a 760 °C con 7 diferentes permanecías (4, 8, 16, 24, 48, 72 y 150 horas), todas enfriadas al aire. Posteriormente se caracterizó de la misma manera que las aleaciones en condiciones de colada (MO, MEB, MET Y DRX), para poder observar la evolución microestructural por efecto del tratamiento. Se analizó la resistencia al desgaste deslizante de la aleación A2 en todas las condiciones de tratamiento térmico, mediante la configuración bloque sobre anillo giratorio bajo la norma ASTM G77. Las condiciones del ensayo de desgaste fueron una distancia de deslizamiento de 2000 metros, una velocidad de 0.70 metros por segundo (m/s) y dos diferentes cargas (25 N y 78 N). La aleación se caracterizó después de ensayo de desgaste mediante, microscopia electrónica de barrido (MEB) incluyendo EDS, también se realizó la caracterización por difracción de rayos X (DRX) a los residuos obtenidos en el desgaste.