Peculiarities of formation of defects initiating fatigue faults in granular alloy EP741NP

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The samples of EP741NP alloy destroyed during fatigue testing were investigated by means of transmission electron microscopy, energy-dispersive X-ray microanalysis and electron diffraction. The composition and crystal structure of defects detected at the boundaries of fatigue cracks were studied in details. It was shown that such defects mainly have the morphology of elongated flat "carpets" containing NiO, CTixNb1–x, amorphous AlOx, HfO2, Al2O3, β-Al2O3, Al2MgO4, Co7Mo6, Co3O4, S4Ti3, NbO2, TiO2, as well as amorphous regions containing C, O, Ca, S, Na and Cl. Assumptions were made about the source and of time formation of the studied defects.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. S. Pavlov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC National Research Centre “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

M. A. Artamonov

Lyulka Design Bureau

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

V. V. Artemov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. S. Kumskov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

E. Yu. Marchukov

Lyulka Design Bureau

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. L. Vasiliev

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC National Research Centre “Kurchatov Institute”; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University) Moscow region

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Dolgoprudny

References

  1. Williams J.C., Starke E.A. // Acta Mater. 2003. V. 51. P. 5775. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2003.08.023
  2. Caron P., Khan T. // Aerosp. Sci. Technol. 1999. V. 3. P. 513. https://doi.org/10.1016/S1270-9638(99)00108-X
  3. Sato A., Chiu Y.-L., Reed R.C. // Acta Mater. 2011. V. 59. P. 225. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2010.09.027
  4. Xia W. et al. // J. Mater. Sci. Technol. 2020. V. 44. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.01.026
  5. Gayda J., Gabb T.P., Kantzos P.T. // Superalloys. 2004. P. 323.
  6. Волков А.М. et al. // Технология металлов. 2019. № 1. С. 2. https://doi.org/10.31044/1684-2499-2019-1-0-2-8
  7. Гарибов Г.С., Кошелев В.Я., Шорошев Ю.Г. и др. // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 1. С. 45.
  8. Belan J. // Mater. Today Proc. 2016. V. 3. P. 936. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2016.03.024
  9. Ida S. et al. // Metals (Basel). 2022. V. 12. P. 1817. https://doi.org/10.3390/met12111817
  10. Zhao S. et al. // Mater. Sci. Eng. A. 2003.V. 355. P. 96. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(03)00051-0
  11. Трунькин И.Н. и др. // Кристаллография. 2019. Т. 64. С. 539. https://doi.org/10.1134/S002347611904026X
  12. Симс Ч.Т., Норман С.С., Уильям С.Х. Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Т. 1. М.: Металлургия, 1995. 384 с.
  13. Pavlov I.S. et al. // Scr. Mater. 2023. V. 222. P. 115023. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.115023
  14. Myasoedov A.V. et al. // J. Appl. Phys. 2024. V. 135. https://doi.org/10.1063/5.0189133
  15. Ievlev V.M. et al. // Inorg. Mater. 2023. V. 59. P. 1295. https://doi.org/10.1134/S002016852312004X
  16. Кишкин С.Т., Качанов Е.Б., Булыгин И.П. Авиационные материалы. Т. 3. Жаропрочные стали и сплавы. Сплавы на основе тугоплавких металлов. М.: ВИАМ, 1989. 566 с.
  17. ГОСТ Р 52802-2007 Сплавы никелевые жаропрочные гранулируемые. Марки.
  18. Peng Y. et al. // Calphad. 2020. V. 70. P. 101769. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2020.101769
  19. Gutiérrez G., Johansson B. // Phys. Rev. B. 2002. V. 65 P. 104202. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.104202
  20. Beevers C.A., Ross Μ.A.S. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 1937. V. 97. P. 59. https://doi.org/10.1524/zkri.1937.97.1.59
  21. Kato K., Saalfeld H. // Acta Cryst. B. 1977. V. 33. P. 1596. https://doi.org/10.1107/S0567740877006608
  22. Bettman M., Peters C.R. // J. Phys. Chem. 1969. V. 73. P. 1774. https://doi.org/10.1021/j100726a024
  23. Bettman M., Terner L.L. // Inorg. Chem. 1971. V. 10. P. 1442. https://doi.org/10.1021/ic50101a025
  24. Sasaki S., Fujino K., Takéuchi Y. // Proc. Jpn Acad. Ser. B. 1979. V. 55. P. 43. https://doi.org/10.2183/pjab.55.43
  25. Prostakova V. et al. // Calphad. 2012. V. 37. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2011.12.009
  26. Johnson B., Jones J.L. Ferroelectricity in Doped Hafnium Oxide: Materials, Properties and Devices. Elsevier, 2019. 570 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102430-0.00002-4
  27. R Taylor J. et al. // Calphad. 1992. V. 16. P. 173. https://doi.org/10.1016/0364-5916(92)90005-I
  28. Alper A.M. et al. // J. Am.Ceram. Soc. 1962. V. 45. P. 263. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1962.tb11141.x
  29. Davydov A., Kattner U.R. // J. Phase Equilibria. 1999. V. 20. P. 5. https://doi.org/10.1361/105497199770335893
  30. Chen M., Hallstedt B., Gauckler L.J. // J. Phase Equilibria. 2003. V. 24. P. 212. https://doi.org/10.1361/105497103770330514
  31. Murray J.L. // Bull. Alloy Phase Diagrams. 1986. V. 7. P. 156. https://doi.org/10.1007/BF02881555
  32. Pérez R.J., Massih A.R. // J. Nucl. Mater. 2007. V. 360. P. 242. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2006.10.008
  33. Okamoto H. // J. Phase Equilibria Diffus. 2011. V. 32. P. 473. https://doi.org/10.1007/s11669-011-9935-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Bright-field TEM images of the EP741NP nickel alloy and electron diffraction patterns from sample regions (a, b), fracture boundaries are indicated by white arrows, a – dotted lines indicate an example of the γ´-phase, gray arrows indicate a cluster consisting of crystalline and amorphous precipitates, b – gray arrow indicates the precipitate CTixNb1–x. Electron diffraction pattern obtained from the γ- and γ´-phases (c), electron diffraction pattern obtained from CTixNb1–x (d).

Download (342KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dark-field STEM image of a defect (a), element distribution maps constructed using the ERM method (b-I–b-XIII).

Download (749KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. HRTEM image of the boundary between the cluster and the nickel alloy (a). Two-dimensional Fourier spectra of the areas marked with numbers 1 (b), 2 (c), 3 (d).

Download (602KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dark-field STEM image of a HfO2 particle with Al2O3 inclusions shown by arrows (a); corresponding electron diffraction patterns: b – HfO2, c – α-Al2O3.

Download (528KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. HR TEM images of β-aluminum oxide (region 1) and spinel (region 2) (a); the corresponding Fourier spectra (b, c).

Download (786KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. HRTEM images of Co7Mo6 (a) and Co3O4 (b). The insets show the corresponding electron diffraction pattern and Fourier spectrum.

Download (599KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dark-field STEM image (a) and element distribution maps constructed by the EDX method (b-I–b-V). Electron diffraction patterns corresponding to S4Ti3 (c), NbO2 (d), and TiO2 (d).

Download (691KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Dark-field STEM image (a) and element distribution maps constructed by the ERM method (b-I–b-V).

Download (703KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».