Alloy development for High Temperature applications using the high entropy concept; part II

Syfte och mål

Syftet var att modifiera befintliga Ni-baserade superlegeringar (IN718 Plus-familjen) enligt konceptet högentropilegering (HEA) med målet att förbättra materialets stabilitet vid förhöjda temperaturer (upp till ~750°C). Högentropikonceptet i kombination med konventionella förstärkningsmekanismer användes för att uppnå detta mål. Legeringsproduktionskostnad, hållbarhetsaspekter och densitet ingick också bland kriterierna för legeringsdesign.

Resultat och förväntade effekter

Resultaten har varit tillfredsställande, även om det finns potential för ytterligare för förbättringar (med upp till ~30 % förbättring i sträckgräns och slutlig draghållfasthet jämfört med IN718 Plus från rumstemperatur till 750°C). Optimerad värmebehandling var till hjälp för att få en förbättrad balans med hållfasthet och duktilitet. Preliminär svetsprovning visade tillfredsställande resultat för några av de designade legeringarna. Djupare undersökningar av kryp- och utmattningsegenskaper behövs som grund för ytterligare steg mot implementering i industriella applikationer.

Upplägg och genomförande

Upplägget baserades på termodynamiska modelleringsberäkningar integrerade med experimentellt arbete. Legeringsdesignstrategin är lovande och kommer därför att vidareutvecklas för fullständig implementering även för andra sammansättningar och legeringskategorier. Specifikt för en av legeringarna var både mekanisk och högtemperaturoxidationsprestanda lovande jämfört med referenslegeringen. Preliminära svetsprov visade också tillfredsställande resultat för en av legeringarna. Att gå längre in i implementeringsfasen skulle kräva en mer djupgående studie av kryp- och utmattningsegenskaperna.