Nízkocyklová únava niklové superslitiny IN713LC s TBC vrstvou za vysokých teplot
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Diplomová práce se zabývá nízkocyklovou únavou niklové superslitiny IN713LC s aplikovanou TBC bariérou za vysoké teploty. Teoretická část práce je rozdělena do čtyř částí. První je zaměřena na popis únavového poškození. Druhá poskytuje základní charakteristiku niklových superslitin. Třetí část popisuje nejdůležitější používané ochranné povrchové vrstvy - difúzní vrstvy a tepelné bariéry a poslední čtvrtá vliv těchto vrstev na únavové vlastnosti. Experimentální část je zaměřena na vyhodnocení zkoušek nízkocyklové únavy a na objasnění mechanismu iniciace a šíření únavových trhlin. Únavové vzorky pro experimentální část práce byly připraveny metodou přesného lití pomocí vytavitelného modelu. TBC bariéra byla aplikovaná technologií atmosférického plazmatického nástřiku a skládá ze dvou subvrstev - spodní vazebné vrstvy typu CoNiCrAlY a horní keramické vrstvy typu YSZ. Zkoušky nízkocyklové únavy proběhly v režimu řízené deformace při teplotě 900°C. Fraktografické hodnocení lomových ploch bylo provedeno s použitím světelné a elektronové mikroskopie. Byl určen vliv aplikované bariéry na únavovou životnost - parametry Manson-Coffinovy a Basquinovy křivky. Dále byla získána cyklická deformační křivka, křivky změkčení/zpevnění a byl určen tranzitní počet cyklů. Získané parametry a hodnoty z únavových zkoušek byly porovnány s dostupnými daty z únavových zkoušek superslitiny IN713LC bez aplikované vrstvy a s aplikovanou difúzní vrstvou typu AlSi za vysokých teplot. V rámci fraktografického hodnocení byly stanoveny místa iniciace na lomových plochách a diskutován vliv aplikované vrstvy na iniciaci a šíření únavových trhlin. Pomocným nástrojem bylo hodnocení podélných řezů pomocí rastrovací elektronové mikroskopie.
This thesis deals with the low cycle fatigue nickel-based superalloy IN713LC with applied TBC barrier at high temperature. The theoretical part is divided into four sections. The first one focuses on description of fatigue damage. The second one provides the basic characteristics of nickel-based superalloys. The third section describes the use of the surface layers - diffusion layers and thermal barriers and the fourth section deals with the influence of these layers on fatigue properties. Experimental part is focused on the evaluation of low cycle fatigue tests and on the explanation of the mechanisms of initiation and propagation of fatigue cracks. For the experimental part, fatigue samples were prepared by vacuum precision investment casting. TBC barrier was applied by atmospheric plasma spraying and consists of two sublayers - the lower metallic bond coating type CoNiCrAlY and top ceramic coating type YSZ. Low cycle fatigue tests were conducted under strain control at controlled temperature of 900 ° C. Fractographical analysis of fracture surfaces was carried out by using light and electron microscopy. Effect of applied barrier to fatigue life was determined - the parameters of Manson-Coffin and Basquin curve. A cyclic stress-strain curve was also obtained. The curves softening / hardening and number of transit cycles were determined. The obtained parameters and values from fatigue tests were compared with available data from fatigue tests of superalloy IN713LC without the layer, as applied AlSi type diffusion layer, at high temperatures. The initiation site on the fracture surfaces was determined within the fractographic evaluation and the influence of the layer on the initiation and propagation of fatigue cracks was discussed. A helpful tool was the assessment of longitudinal sections using scanning electron microscopy.
This thesis deals with the low cycle fatigue nickel-based superalloy IN713LC with applied TBC barrier at high temperature. The theoretical part is divided into four sections. The first one focuses on description of fatigue damage. The second one provides the basic characteristics of nickel-based superalloys. The third section describes the use of the surface layers - diffusion layers and thermal barriers and the fourth section deals with the influence of these layers on fatigue properties. Experimental part is focused on the evaluation of low cycle fatigue tests and on the explanation of the mechanisms of initiation and propagation of fatigue cracks. For the experimental part, fatigue samples were prepared by vacuum precision investment casting. TBC barrier was applied by atmospheric plasma spraying and consists of two sublayers - the lower metallic bond coating type CoNiCrAlY and top ceramic coating type YSZ. Low cycle fatigue tests were conducted under strain control at controlled temperature of 900 ° C. Fractographical analysis of fracture surfaces was carried out by using light and electron microscopy. Effect of applied barrier to fatigue life was determined - the parameters of Manson-Coffin and Basquin curve. A cyclic stress-strain curve was also obtained. The curves softening / hardening and number of transit cycles were determined. The obtained parameters and values from fatigue tests were compared with available data from fatigue tests of superalloy IN713LC without the layer, as applied AlSi type diffusion layer, at high temperatures. The initiation site on the fracture surfaces was determined within the fractographic evaluation and the influence of the layer on the initiation and propagation of fatigue cracks was discussed. A helpful tool was the assessment of longitudinal sections using scanning electron microscopy.
Description
Citation
MACHALA, J. Nízkocyklová únava niklové superslitiny IN713LC s TBC vrstvou za vysokých teplot [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Materiálové inženýrství
Comittee
prof. Ing. Jiří Švejcar, CSc. (předseda)
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Jaroslav Cihlář, CSc. (člen)
prof. Ing. Rudolf Foret, CSc. (člen)
prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc. (člen)
prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. (člen)
Date of acceptance
2013-06-11
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení