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The formation of precipitate free zones and the growth of grain boundary carbides in the nickel-base superalloy NIMONIC PE16

1997; Elsevier BV; Volume: 45; Issue: 1 Linguagem: Alemão

10.1016/s1359-6454(96)00139-5

1873-2453

Reynaldo L. Maldonado, E. Nembach,

Aluminum Alloy Microstructure Properties

The formation of precipitate free zones (PFZ) along large and small angle grain boundaries has been investigated for bi- and polycrystals of the nickel-base superalloy NIMONIC PE16. This material is strengthened by coherent precipitates of the γ′-phase. The most important result is that the PFZs are caused by the growth of titanium-rich carbides in the grain boundaries. Since titanium is a constituent of the γ′-precipitates, its depletion along the grain boundaries leads to the dissolution of the γ′-particles and hence to PFZs. The former belief that they are due to chromium-rich grain boundary carbides is disproved. The growth rate of the width w of the PFZs is controlled by the volume diffusion of titanium. Until w reaches its final value wfinal, w is proportional to the square root of the aging time. The growth rate of the PFZs yields the volume diffusion coefficient of titanium. The wfinal is probably governed by the grain boundaries' limited capacity to accommodate titanium-rich carbides. Die Bildung ausscheidungsfreier Zonen (PFZ) entlang von Groß- und Kleinwinkel-korngrenzen wurde an Bi- und Polykristallen der Nickelbasis-Superlegierung NIMONIC PE16 untersucht. Dieses Material wird durch kohärente Ausscheidungen der γ′-Phase gehärtet. Das wichtigste Ergebnis ist, daß die PFZs dadurch entstehen, daß Titan-reiche Karbide in den Korngrenzen wachsen. Da Titan ein Bestandteil der γ′-Ausscheidungen ist, führt seine Verarmung entlang der Korngrenzen zur Auflösung der γ′-Partikel und somit zu PFZs. Die frühere Deutung, daß sie durch Chrom-reiche Korngrenzkarbide verursacht werden, wurde also widerlegt. Die Wachstrumsrate der PFZ-Breite w wird durch die Volumendiffusion von Titan bestimmt. Solange, bis w seinen Endwert wfinal erreicht hat, ist w proportional zur Wurzel aus der Auslagerungsdauer. Die Wachstumsrate der PFZs ergibt den Volumendiffusionskoeffizient von Titan. wfinal ist vermutlich durch die begrenzte Aufnahmefähigkeit der Korngrenzen für Titan-reiche Karbide bestimmt.