Influência da adição de elementos de liga na microestrutura de superligas Ni-15%Nb-xAl-yTi
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Publication Date: | 2023 |
Format: | Master thesis |
Language: | por |
Source: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Download full: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22153 |
Summary: | Controlling the fraction of precipitates and their morphology are important parameters in precipitation-hardenable superalloys, since precipitates provide increased mechanical properties in these alloys that are exposed to severe conditions of temperature and mechanical strength. Ni Nb superalloys with additions of Ti and Al were produced in concentrations of Ni15Nb2Al2Ti, Ni15Nb2Al4Ti and Ni15Nb4Al1Ti and obtained polycrystalline alloys composed of a matrix of Ni (γ), an irregular phase of Ni3Nb (γ’’) and precipitates of the Gamma Prime phase (γ ') composed by γ' Ni3(Al,Ti). Solubilization and aging thermal treatments were carried out to obtain greater volume and control of the morphology of the precipitated phases. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), electron emission spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) analyzes were performed on the samples to evaluate the microstructures, the chemical composition of the phases and crystalline structures . Vickers microhardness tests were carried out to observe the effects of heat treatments on the material's hardness properties. Thus, it was possible to observe the influence of Nb together with the effects of adding Al and Ti on the microstructures and hardness of Ni superalloys. Due to additions of Ti and Al other phases may form precipitates. By varying the concentrations of Ti and Al in the samples, different Ti/Al ratios were obtained and thus it was possible to analyze their effects on the microstructure and hardness property. The increase in the Ti/Al ratio led to a greater formation of the Ni3Ti phase. Increasing the amount of Ti + Al increased the microhardness values of the Ni15Nb2Al4Ti alloy (469 HV in the aged condition), followed by the Ni15Nb4Al1Ti alloy (422 HV in the aged condition) and finally the Ni15Nb2Al2Ti alloy (395 HV in aged condition). |
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Arruda, Matheus Stolf ToledoAfonso, Conrado Ramos Moreirahttp://lattes.cnpq.br/2176215981291453Kuroda, Pedro Akira Bazagliahttp://lattes.cnpq.br/97743069433890512025-06-02T11:57:26Z2023-11-30ARRUDA, Matheus Stolf Toledo. Influência da adição de elementos de liga na microestrutura de superligas Ni-15%Nb-xAl-yTi. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22153.https://hdl.handle.net/20.500.14289/22153Controlling the fraction of precipitates and their morphology are important parameters in precipitation-hardenable superalloys, since precipitates provide increased mechanical properties in these alloys that are exposed to severe conditions of temperature and mechanical strength. Ni Nb superalloys with additions of Ti and Al were produced in concentrations of Ni15Nb2Al2Ti, Ni15Nb2Al4Ti and Ni15Nb4Al1Ti and obtained polycrystalline alloys composed of a matrix of Ni (γ), an irregular phase of Ni3Nb (γ’’) and precipitates of the Gamma Prime phase (γ ') composed by γ' Ni3(Al,Ti). Solubilization and aging thermal treatments were carried out to obtain greater volume and control of the morphology of the precipitated phases. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), electron emission spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) analyzes were performed on the samples to evaluate the microstructures, the chemical composition of the phases and crystalline structures . Vickers microhardness tests were carried out to observe the effects of heat treatments on the material's hardness properties. Thus, it was possible to observe the influence of Nb together with the effects of adding Al and Ti on the microstructures and hardness of Ni superalloys. Due to additions of Ti and Al other phases may form precipitates. By varying the concentrations of Ti and Al in the samples, different Ti/Al ratios were obtained and thus it was possible to analyze their effects on the microstructure and hardness property. The increase in the Ti/Al ratio led to a greater formation of the Ni3Ti phase. Increasing the amount of Ti + Al increased the microhardness values of the Ni15Nb2Al4Ti alloy (469 HV in the aged condition), followed by the Ni15Nb4Al1Ti alloy (422 HV in the aged condition) and finally the Ni15Nb2Al2Ti alloy (395 HV in aged condition).O controle da fração de precipitados e sua morfologia são parâmetros importantes em superligas endurecíveis por precipitação, já que os precipitados fornecem o aumento das propriedades mecânicas nessas ligas que são expostas em severas condições de temperatura e resistência mecânica. Superligas de Ni Nb com adições de Ti e Al foram produzidas nas concentrações de Ni15Nb2Al2Ti, Ni15Nb2Al4Ti e Ni15Nb4Al1Ti e obtidas ligas policristalinas compostas por uma matriz de Ni (γ), uma fase irregular de Ni3Nb (γ’’) e precipitados da fase Gamma Prime (γ’) composta pela fase γ’ Ni3(Al,Ti). Tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento foram realizados para se ter maior volume e controle da morfologia das fases precipitadas. Análises de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por emissão de elétrons (EDS) e difração de raios-X (DRX) foram realizadas nas amostras para avaliação das microestruturas, da composição química das fases e estruturas cristalinas. Ensaios de microdureza Vickers foram realizados para se observar os efeitos dos tratamentos térmicos nas propriedades de dureza do material. Dessa forma foi possível observar a influência do Nb juntamente com os efeitos da adição de Al e Ti nas microestruturas e dureza em superligas de Ni. Devido as adições de Ti e Al outras fases podem formar precipitados. Através da variação nas concentrações de Ti e Al nas amostras, diferentes razões de Ti/Al foram obtidas e dessa forma foi possível analisar seus efeitos na microestrutura e na propriedade de dureza. O aumento da razão Ti/Al levou à uma maior formação da fase Ni3Ti. O aumento da quantidade de Ti + Al aumentou os valores de microdureza na liga Ni15Nb2Al4Ti (469 HV na condição envelhecida), seguido da liga Ni15Nb4Al1Ti (422 HV na condição envelhecida) e por fim da liga Ni15Nb2Al2Ti (395 HV na condição envelhecida).porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessNi Nb superalloysSolubilizationAgingPrecipitatesENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICASuperligas Ni NbSolubilizaçãoEnvelhecimentoPrecipitadosInfluência da adição de elementos de liga na microestrutura de superligas Ni-15%Nb-xAl-yTiInfluence of alloying elements addition on the microstructure of Ni-15%Nb-xAl-yTi superalloysinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALMatheus Stolf Toledo Arruda - Dissertação.pdfMatheus Stolf Toledo Arruda - Dissertação.pdfapplication/pdf8410857https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ff0a6f01-cbdc-49b3-b566-78042edaae96/download31e46023647c6d56a976e90fec7fce4dMD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2fc53abc-7ffd-4edf-a73f-6a4692b2c4d5/download57e258e544f104f04afb1d5e5b4e53c0MD52falseAnonymousREADTEXTMatheus Stolf Toledo Arruda - Dissertação.pdf.txtMatheus Stolf Toledo Arruda - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain103435https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/70e23b25-25d1-41fc-a6fb-f0d1e5d25a33/downloadb59e3e0b0d5ddfcc8435fee6b1023a93MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILMatheus Stolf Toledo Arruda - Dissertação.pdf.jpgMatheus Stolf Toledo Arruda - Dissertação.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3767https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0b438400-c443-4560-ac35-98250130f6f7/download3cac3ef28395c6e959184dea8f3c78beMD54falseAnonymousREAD20.500.14289/221532025-06-03 00:25:46.232http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22153https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-06-03T03:25:46Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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