1,721,019 research outputs found
Microstructural characterization of cracks in 3D printed Ni-based superalloy 247
Seks additivt tilvirkede prøver av nikkelbasert superlegering 247 har blitt undersøkt med sekundærelektroner, tilbakespredte elektroner og energidispersiv røntgenspektroskopi. Alle prøvene ble produsert med forskjellige prosessparametre, men viste en tilbøyelighet for sprekkdannelse uavhengig av skannehastighet og laserstyrke. Mikrosegregering under størkning har vist seg å være en av grunnene til sprekkdannelse. Hafnium har blitt bevist å berike væske ved siste størkningssteg og viser seg i form av presipitater i interdendritiske regioner, på korngrenser og inne i sprekker. Omfattende karbid-presipitering har forekommet, og energidispersiv røntgenspektroskopi støtter eksistensen av borider og en Ni-Hf intermetallisk fase som sjeldent forekommer i litteratur. De fleste karbider viser seg å inneholde mye Tantal og Hafnium. I nesten alle tilfeller kan Ni-Hf fasene bli observert i nærheten av sprekker og resultater støtter at de har blitt delvis smeltet på grunn av varmepåvirkede soner (forkortelse HAZ på engelsk). En av prøvene ble løsningsbehandlet og presipiterte flere faser inne i sprekkene. Dette fenomenet tenkes å ha oppstått på grunn av filmer med lavt smeltepunkt som fukter dendritter ved sprekkdannelse, før løsningsbehandling.Six LAM-DED produced alloy 247 samples have been investigated through secondary electrons (SE), backscattered electrons (BSE) and energy dispersive spectroscopy (EDS). All samples were produced with a different set of processing parameters, but showed a high propensity to cracking regardless of scan speed and laser power. Mechanisms of microsegregation during solidification have proven to be a central cause in cracks developing. Hafnium has been proven to enrich liquid upon the final stage of solidification, appearing in the form of precipitates in interdendritic regions, at grain boundaries and inside cracks. Extensive carbide precipitation has occurred, and EDS suggests that borides also have developed. Most carbides are thought to be MC-carbides and are enriched in both tantalum and hafnium. Furthermore, EDS supports the existence of Ni-Hf intermetallic phases that are seldomly reported on in LAM-DED oriented literature. Interestingly, in almost all cases, this phase can be observed in close proximity to cracks and is thought to have been affected by the heat affected zones (HAZ) created during LAM-DED manufacturing. One sample was solution treated and showed high precipitation inside the cracks themselves. This phenomenon is thought to have occurred due to the low melting-point films that wet dendrites upon crack initiation, prior to solution treatment
A study on the Microstructural Evolution of a 3D-printed Coating for High-Temperature Applications
En flymotor må kunne generere tilstrekkelig fart for å lette og forbli i luften. Energien som kreves produseres i motorens forbrenningskammer, som ofte opererer ved høye temperaturer rundt 1700℃. Materialet som motoren og dens turbinblader er laget av tåler sjeldent mer enn rundt 1400℃ før det har nådd smeltepunktet. Løsningen for å beskytte turbinbladene er å tilføre et termisk barrierebelegg som ofte er en keramisk materiale med enestående termisk-mekaniske egenskaper. Denne oppgaven har undersøkt et additivt produsert NiCrAlY bindingsbelegg. Beleggene presentert er den opprinnelige printede strukturen og etter to ulike varmebehandlinger ved 1100℃ og 1260℃. Endringene i mikrostrukturen som følge av varmebehandlingene ble undersøkt ved hjelp av skanningselektronmikroskopi (SEM), elektron tilbake-spredningsdiffraksjon (EBSD), bølgelengde-dispergerende røntgenspektroskopi (WDX) og atomsondetomografi (APT). Resultatene viste en svak preferanse for belegget varmebehandlet ved 1100°C grunnet dets bevarte kolonneformede kornstruktur og delvis homogeniserte kornkjerne-mikrostruktur. Dette gir anisotrope egenskaper og kan bidra til å fremme veksten av ren α-Al2O3 termisk grodd oksid (TGO).The engine in an aircraft has to generate enough speed to take off and stay airborne, and the energy is produced in the engine’s combustor. The combustion process happens usually at around 1700℃, while the component material that is usually metal can only withstand around 1400℃. The solution is a thermal-barrier coating system applied on the engine turbine blades, as the ceramic coating has great thermal properties. At such high temperatures, issues with how well the coating withstands the environment emerge. In this study, additively manufactured NiCrAlY bond coats have been investigated. The coatings presented are the as-built structure and after heat-treatment at 1100℃ and 1260℃. The microstructural evolution due to the heat treatments was investigated. The coatings were characterized with scanning electron microscopy (SEM), electron backscatter diffraction (EBSD), wavelength dispersive x-ray spectroscopy (WDX) and atom probe tomography (APT). The results showed a slight preference for the coating heat-treated at 1100℃ due to its retained columnar grain structure and partly homogenized grain core microstructure, as this provide anisotropic properties and may contribute to facilitate the growth of pure α-Al2O3 thermally grown oxide (TGO)
A microstructural study of a 3D-printed superalloy by electron beam melting for aero-engine applications
Mikrostrukturen til en sprekkfri MAR-M247 superlegeringsdel produsert ved elektronstrålesmelting (EBM) har blitt undersøkt ved hjelp av flere karakteriseringsteknikker. To prøver ble undersøkt, hvorav den ene er hentet ut rett etter produksjonen, mens den andre prøven har gjennomgått en full varmebehandling etter byggeprosessen. Denne undersøkelsen ble utført for å få en bedre forståelse av hvorfor EBM-prosessen var i stand til å produsere deler uten kritiske sprekker for en legering som tidligere har vært svært sprekkutsatt ved additiv produksjon. Innsikten kan potensielt bidra til å utvikle additive metoder for andre sprekkutsatte superlegeringer i fremtiden. Kornstrukturen ble kartlagt ved hjelp av elektron-tilbakespredningsdiffraksjon (EBSD) i skanningelektronmikroskop, mens kjemisk kartlegging ble utført ved elektronprobe-mikroanalyse (EPMA) for kvalitativt å identifisere hvilke elementer som er til stede. Røntgendiffraksjon (XRD) ble også utført for å identifisere de forskjellige fasene som er til stede på bulk-nivå. Til slutt ble atomprobetomografi (APT) utført for å se på korngrensene til prøvene og for å få komposisjonsdata for de forskjellige fasene som er til stede. Denne forskningen har avdekket dannelsen av M6C karbider i den som-bygget prøven, samt kromrike karbider i den varmebehandlede prøven, som mest sannsynlig er M23C6. MC karbider ble også bekreftet i begge prøvene. For det andre har APT vist segregering av visse mindre elementer som bor, karbon og zirkonium, samt forurensninger som silisium og fosfor, ved en korngrense etter full varmebehandling. Den har også avdekket mulig oppsamling av bor, karbon, silisium og fosfor ved dislokasjoner som befinner seg ved γ/γ′-grenseflatene i prøven hentet rett fra produksjonen. Noen av disse mindre elementene er kjent for å stabilisere den flytende filmen ved korngrenser med høy vinkel under størkning, noe som fører til økt følsomhet for varmsprekker. Oppsamling av disse elementene ved γ/γ′-grenseflatedislokasjoner kan muligens redusere mengden av disse elementene ved korngrensene og redusere følsomheten for varmsprekking. Det er derimot viktig at noe bor blir værende på korngrensen for å motarbeide siging i byggeprosessen, og dislokasjonskontroll kan vise seg avgjørende for å unngå sprekker. Videre studier bør utføres for å forstå denne effekten.The microstructure of a crack-free MAR-M247 superalloy part produced by electron beam melting (EBM) has been investigated using several characterization techniques. Two samples were investigated, one of which is in the as-built condition while the other sample have gone through a full heat treatment after the building process. This investigation was carried out to gain a better understanding as to why the EBM process was able to manufacture parts without critical cracks for an alloy which previously have been severely crack prone for additive manufacturing. The insight could potentially help develop additive methods for other crack-prone superalloys in the future. The grain structure was mapped using electron back scatter diffraction (EBSD) on scanning electron microscope, while chemical mapping was performed by electron probe micro analysis (EPMA) to qualitatively identify which elements are present. X-ray diffraction (XRD) was also performed to identify the different phases present on a bulk scale. Finally, atom probe tomography (APT) was conducted to study the grain boundaries of the samples and to obtain compositional data of the different phases present. This research has revealed the formation of M6C carbides in the as-built sample, as well as chromium-rich carbides in the heat treated sample, which are most likely M23C6. MC carbides were also confirmed in both samples. Secondly, APT has shown segregation of the minor elements boron, carbon and zirconium, as well as impurities like silicon and phosphorous, at a grain boundary after the full heat treatment. It has also revealed possible entrapment of boron, carbon, silicon and phosphorus at dislocations located at the γ/γ′-interfaces in the as-built sample. Some of these minor elements are known to stabilize the liquid film at high-angle grain boundaries during solidification, leading to increased hot cracking sensitivity. The entrapment of these elements in the γ/γ′-interface dislocations could possibly reduce the amount of these elements at the grain boundaries and reduce the sensitivity to hot cracking. However, some boron should be left at the grain boundary to mitigate creep during the building process, and dislocation control could prove vital to avoid cracking. Further studies should be done in order to understand this effect
The Effect of a Laser-Based Heat Treatment on the Microstructural Evolution of a Repaired by Direct Energy Deposition IN718 Superalloy
I dette prosjektet ble det undersøkt prøver av superlegeringa Inconel 718 framstilt via LB-DED, og deretter utsatt for en laserbasert varmebehandling. To slike varmebehandlinger ble utført og karakterisert: den første behandlingen holdt 1000°C, mens den andre behandlingen holdt 700°C. Behandlingene omtales som henholdsvis homogeniserings- og aldringsbehandlingen. De eksperimentelle parameterne var holdetida for hver behandling samt hvilken behandling hver prøve ble utsatt for. Det såkalte «as-built»-området ble også karakterisert, der mikrostrukturen antas a være upåvirka av varmebehandlingene. Prøvene ble analysert med SEM, EBSD, EDS og APT. «As-built» tilstanden viste en kolumnær-dendrittisk mikrostruktur, som er typisk for 3D-printa IN718. Området viste sterk kjemisk segregering av Nb mot det interdendrittiske området mellom de kolumnære korna. Segregeringen førte til utfelling av et δ+Laves kompleks i det interdendrittiske området. Homogeniseringsbehandlingen, som holdt 1000°C, førte til fullstendig utslettelse av δ+Laves komplekset, og ingen gjenværende kjemisk inhomogenitet ble observert etter behandlingen. Behandlingen førte i midlertidig ikke til rekrystallisering av de kolumnære korna, som i stedet ble forgrova. I tillegg ble substratet forgrova, som helst burde unngås. Det ble observert karbider og karbonitrider gjennomgående i hele deposisjonen. Holdetida til homogeniseringsbehandlingen førte til mer vesentlig forgroving ved lengre holdetider. Aldringsbehandlingen, som holdt 700°C førte til ingen synlige utfellinger ved 10 minutter holdetid. En 20 minutter holdetid førte til dannelse av en disk-forma utfelling, som identifiseres som den gunstige γ″ fasen. γ″ partiklene er javnt fordelt, men har en usedvanlig kjemisk sammensetning. γ′, den andre gunstige utfellinga i denne legeringa, ble ikke observert ved noen holdetider innafor de eksperimentelle parameterne.In the project, samples of alloy Inconel 718 additively manufactured by laser based directed energy deposition (LB-DED) exposed to novel laser-based heat treatments were studied. The effect of two such laser-based heat treatments was characterised to assess the viability of the procedure for repair of IN718 parts. The first treatment held a nominal temperature of 1000°C, the second 700°C. The treatments are designated the solutioning treatment and the ageing treatment respectively. The varied parameter was which treatment each sample received, and the holding time for each treatment. The “as-built” condition without any heat treatment was also studied. The samples were analysed with scanning electron microscopy, electron backscatter diffraction, energy dispersal spectroscopy, and atom probe tomography. The as-built condition displayed a columnar dendritic microstructure as is typical for additively manufactured IN718. Strong segregation of Nb into the interdendritic region resulted in the formation of a δ+Laves complex in the interdendritic and additionally resulted in significant chemical inhomogeneity. The 1000°C solutioning treatment resulted in complete dissolution of the δ+Laves complexes, and no observable chemical inhomogeneity remained. The treatment failed however to recrystalise the columnar dendritic grains in the deposition, which instead have coarsened. Additionally, the treatment resulted in coarsening of the build substrate, which is undesirable. Carbides and carbonitrides are extant in the deposition after the solutioning treatment. Holding time of the solutioning treatment resulted in more significant coarsening. The ageing treatment resulted in no observable precipitates after 10 minutes holding time. An ageing holding time of 20 minutes resulted in the formation of a disc-like precipitate identified as the beneficial γ″-phase. The γ″ precipitates were evenly distributed, but show an unusual composition. No amount of γ′, the other beneficial phase in this alloy, could reliably be identified in any of the samples
Creep deformation of an additively manufactured nickel-based superalloy
To versjoner av en nikkelbasert superlegering ble produsert med additiv tilvirkning og karakterisert etter sigetesting med SEM og atomprobetomografi. De to legeringene ble kalt CB og C da hovedforskjellen i mellom dem var at CB legeringen inneholdt bor og karbon, mens C legeringen inneholdt bare karbon. Disse legeringene ble studert for å se effekten av bor på korngrensesegregering og oppsprekking under siging. C legeringen ble undersøkt med et elektronmikroskop med sekundære elektroner, tilbakespredte elektroner og diffraksjon av tilbakespredte elektroner (EBSD). Denne legeringen hadde få sprekker som hadde propagert intergranulært. Dette kommer mest sannsynlig av at det manglet styrking av korngrensene. Det ble også funnet en del oksider inne i sprekkene som indikerer at sprekkene ble forsprøet under siging. Volumfraksjonen av γ′ ble beregnet for begge legeringene og det ble funnet at volumfraksjonen var omtrent de samme for legeringene. Dette tilsier at den store forskjellen i sigemotstand kommer av tilførselen av bor i den ene legeringen og ikke volumfraksjonen av γ′. Atomprobeprøver fra CB og C legeringen ble preparert med en fokusert ionestråleetser med mål om å inkludere en korngrense i prøvene. Bare en av prøvene fra CB legeringen virket å inneholde en mulig korngrense i rekonstruksjonen. Denne korngrensen var omringet av en opphoping av dislokasjoner hvor bade korngrense og dislokasjoner virker å ha segregering av bor. Det var også et karbid tilstede i rekonstruksjonen. Denne korngrensen var delt opp i to deler, en del som gikk langs karbidoverflaten og en del over karbidet. Konsentrasjonen av bor var lav på delen av korngrensen over karbidet. Dette var diskutert å kunne være på grunn av dislokasjonene da disse muligens kunne ha redusert den totale korngrensesegregeringen. Det kan også ha vært et resultat av bor som ble konsumert under formeringen av karbidet. Den siste muligheten er at denne delen består av dislokasjoner og ikke er en del av korngrensen. Det ble også funnet områder med høye konsenrasjoner av bor i flere rekonstruksjoner som var antatt å være bor som var segregert på dislokasjoner. Konsentrasjonen av bor var lav på korngrensen, noe som var diskutert å kunne være på grunn av dislokasjonene eller partikkelen i nærheten av korngrensen. Det er også diskutert at desegregering av korngrenser kan ha hendt under siging som kan ha gjort at korngrensene har mistet segregeringen av bor og derfor ikke er synlige i rekonstruksjonene. Dette kan også forklare hvorfor CB legeringen sprakk opp intergranulært da mindre segregering av bor gjorde at korngrensene ble svakere. Det er derfor anbefalt å bruke korrelativ TEM/APT i fremtidige studier for å skille korngrenser og andre fenomener med mindre usikkerheter.Two versions of a nickel-based superalloy produced by additive manufacturing were characterized after creep testing with SEM and atom probe tomography. The two alloys were named CB and C as the main difference was that the CB alloy had significant amounts of carbon and boron while the C alloy only had carbon. These alloys were studied to see the effects of boron on the grain boundary segregation and cracking during creep. The C alloy was investigated in the SEM with secondary electrons, backscattered electrons and EBSD. It contained a few cracks which had propagated intergranularly most likely as a result of the lack of grain boundary strengthening. It was also found a significant amount of oxides inside the cracks indicating that the grain boundaries had been embrittled during creep. The volume fraction of γ′ was calculated for both alloys resulting in around the same value, thus indicating that the wast differences in creep resistance are a result of boron and not the volume fraction of γ′. Atom probe samples from C and CB were prepared with a focused ion beam with the goal of including grain boundaries in the samples. Only one of the samples from the CB alloy seemed to contain a grain boundary in the reconstruction. This grain boundary was surrounded by dislocations in a dislocation pile-up, where both dislocations and grain boundary seem to be segregated with boron. There was also a carbide present in the reconstruction. There were two parts of the grain boundary. One part that went along the carbide surface and one above the surface. The boron concentration of the grain boundary part above the carbide surface was low. This was discussed to possibly be a result of for example the surrounding dislocations as the overall segregation on grain boundaries were lowered. It could also be a result of the carbide consuming boron during formation or coarsening. The last possibility is that this part is made up of dislocations from the pile-up and is not part of the grain boundary. It was also found boron enrichments in multiple reconstructions which were assumed to be boron segregated at dislocations. It is discussed that desegregation of grain boundaries might have occurred during creep which could have resulted in grain boundaries losing the boron segregation and therefore not be visible in the reconstructions. This could also explain why the CB alloy cracked intergranulary as less boron segregation caused weakening of the grain boundaries. The desegregated boron could then for example segregated at dislocations. It is therefore recommended to use correlative TEM/APT in further studies to distinguish grain boundaries and other phenomenons with less uncertainties
Creep deformation of an additively manufactured nickel-based superalloy
To versjoner av en nikkelbasert superlegering ble produsert med additiv tilvirkning og karakterisert etter sigetesting med SEM og atomprobetomografi. De to legeringene ble kalt CB og C da hovedforskjellen i mellom dem var at CB legeringen inneholdt bor og karbon, mens C legeringen inneholdt bare karbon. Disse legeringene ble studert for å se effekten av bor på korngrensesegregering og oppsprekking under siging. C legeringen ble undersøkt med et elektronmikroskop med sekundære elektroner, tilbakespredte elektroner og diffraksjon av tilbakespredte elektroner (EBSD). Denne legeringen hadde få sprekker som hadde propagert intergranulært. Dette kommer mest sannsynlig av at det manglet styrking av korngrensene. Det ble også funnet en del oksider inne i sprekkene som indikerer at sprekkene ble forsprøet under siging. Volumfraksjonen av γ′ ble beregnet for begge legeringene og det ble funnet at volumfraksjonen var omtrent de samme for legeringene. Dette tilsier at den store forskjellen i sigemotstand kommer av tilførselen av bor i den ene legeringen og ikke volumfraksjonen av γ′. Atomprobeprøver fra CB og C legeringen ble preparert med en fokusert ionestråleetser med mål om å inkludere en korngrense i prøvene. Bare en av prøvene fra CB legeringen virket å inneholde en mulig korngrense i rekonstruksjonen. Denne korngrensen var omringet av en opphoping av dislokasjoner hvor bade korngrense og dislokasjoner virker å ha segregering av bor. Det var også et karbid tilstede i rekonstruksjonen. Denne korngrensen var delt opp i to deler, en del som gikk langs karbidoverflaten og en del over karbidet. Konsentrasjonen av bor var lav på delen av korngrensen over karbidet. Dette var diskutert å kunne være på grunn av dislokasjonene da disse muligens kunne ha redusert den totale korngrensesegregeringen. Det kan også ha vært et resultat av bor som ble konsumert under formeringen av karbidet. Den siste muligheten er at denne delen består av dislokasjoner og ikke er en del av korngrensen. Det ble også funnet områder med høye konsenrasjoner av bor i flere rekonstruksjoner som var antatt å være bor som var segregert på dislokasjoner. Konsentrasjonen av bor var lav på korngrensen, noe som var diskutert å kunne være på grunn av dislokasjonene eller partikkelen i nærheten av korngrensen. Det er også diskutert at desegregering av korngrenser kan ha hendt under siging som kan ha gjort at korngrensene har mistet segregeringen av bor og derfor ikke er synlige i rekonstruksjonene. Dette kan også forklare hvorfor CB legeringen sprakk opp intergranulært da mindre segregering av bor gjorde at korngrensene ble svakere. Det er derfor anbefalt å bruke korrelativ TEM/APT i fremtidige studier for å skille korngrenser og andre fenomener med mindre usikkerheter
Hydrogen permeation and diffusion in 66SiMnCrMo6-6-4 steels
Hydrogensprøhet utgjør en betydelig utfordring i ulike ingeniørfelt på grunn av sin negative innvirkning på mekaniske egenskaper til metaller. Hydrogenpermeasjonseksperimenter ble utført på 66SiMnCrMo6-6-4 stål. Disse eksperimentene ble utført på tre ulike mikrostrukturer av stålet: B280, QT440 og «As-delivered». En Devanathan-Stachurski celle ble brukt til hydrogenpermeasjonseksperimenter, og en rekombinasjonsinhibitor (tiourea) ble brukt for å øke konsentrasjonen av atomært hydrogen. Dybdeprofiler av hydrogeninnhold i de ulike prøvene ble analysert ved hjelp av glødeutladning optisk emisjonsspektroskopi (GD-OES). De effektive diffusjonskoeffisientene for de tre mikrostrukturene, beregnet ved hjelp av gjennombruddstid- og tidsforsinkelsesmetoden, er sammenlignbare og innenfor samme størrelsesorden (10^(-7) cm^2/s). Denne likheten er uventet, siden ferritt, som hovedsakelig utgjør «As-delivered» mikrostrukturen, vanligvis har en høyere diffusjonskoeffisient enn både martensitt og bainitt. Tilstedeværelsen av sementitt i «As-delivered» mikrostrukturen kan forklare de tilsvarende diffusjonskoeffisientene. Den hovedsakelig reversible naturen av hydrogenfangingen kan forklare hvorfor GD-OES dybdeprofilene viser lavere hydrogenintensitet i prøvene utsatt for hydrogenpermeasjonseksperimenter sammenlignet med de ubehandlede prøvene.Hydrogen embrittlement poses a significant challenge in various engineering fields due to its negative impact on the mechanical properties of metals. Hydrogen permeation experiments were conducted on 66SiMnCrMo6-6-4 steel. These experiments were performed on three different microstructures of the steel: B280, QT440 and As-delivered. A Devanathan-Stachurski cell was used for the hydrogen permeation experiments, and a recombination inhibitor (thiourea) was employed to increase the concentration of atomic hydrogen. The depth profiles of hydrogen content in the different samples were analysed using glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES). The effective diffusion coefficients for the three microstructures, calculated using the breakthrough time and time lag method, are similar and within the same order of magnitude (10^(-7) cm^2/s). This similarity is unexpected since ferrite, which mainly makes up the As-delivered microstructure, typically has a higher diffusion coefficient than martensite and bainite. The presence of cementite in the As-delivered microstructure may account for the similar diffusion coefficients. The primarily reversible nature of hydrogen trapping may explain why the GD-OES depth profiles show lower hydrogen intensity in the samples subjected to hydrogen permeation experiments compared to the untreated samples
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
The present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
- …
