Oxidação em alta temperatura do Inconel 939 formado por LPBF
Introdução
Superligas à base de níquel são ligas resistentes à corrosão projetadas para aplicações em altas temperaturas de até 1100 a 1150°C. Devido a seus altos níveis de resistência à fluência, vulcanização e oxidação, essas ligas têm sido amplamente utilizadas nos setores aeroespacial e de energia. Normalmente, elas contêm até 10 elementos de liga, incluindo elementos leves, como carbono ou boro, e elementos refratários pesados, como Ta, W, Nb ou Re.
Inconel 939(também conhecido como Em939)é uma superliga com alto teor de cromo comumente usada em pás e lâminas de turbinas. Essa liga tem boa capacidade de soldagem e resistência suficiente em temperaturas operacionais de até 950°C. As superligas semelhantes ao In939, como In718, In625 e Rene 220, formam uma camada de Cr2O3 por meio da oxidação preferencial do Cr, protegendo assim o metal da corrosão em alta temperatura. A camada de óxido formada é geralmente densa e de crescimento lento e tem uma longa vida útil em temperaturas operacionais de até 1.000 °C. Quando usada, a camada de Cr2O3 é submetida a estresse, especialmente em condições cíclicas, o que pode levar à fragmentação da camada.
Nesta pesquisa, as características de oxidação de Em939 As peças produzidas por AM e CM (fundição) foram estudadas detalhadamente após a exposição a 900°C com 158h usando microscópio óptico e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDX).
Materiais
O Em939 são produzidas por AM (Laser powder bed fusion, LPBF) e CM (fundição). A composição química das ligas AM e CM In939 é mostrada em Tabela 1:
Resultados e discussão
Figura 1 mostra a micrografia óptica da microestrutura gravada do AM In939 com um tamanho médio de 100-120 μm.
Figura 2 mostra as seções transversais SEM-EDX das amostras AM-Y-direction, AM-Z-direction e CM In939 após a oxidação a 900°C com 158h. De acordo com a imagem da seção transversal, as amostras de Camadas de Cr2O3 com uma espessura média de 3 μm estão presentes em todas as amostras. A camada é contínua e uniforme, e não há diferença significativa na escala de crescimento externo entre as amostras em termos de composição de fase e espessura da camada de óxido devido à anisotropia da microestrutura. Isso significa que a anisotropia da microestrutura dos materiais AM não afeta o comportamento de oxidação nessas condições:
Conclusão
Este estudo se concentra em como as características de corrosão do In939 produzido por manufatura aditiva são semelhantes às do In939 fabricado convencionalmente (CM) a 900°C, independentemente da direção da superfície oxidada em relação à direção de formação. Os dois materiais formam uma camada de Cr2O3 como camada protetora de óxido na superfície do In939.