Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Varela, Amanda de Vasconcelos
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/9588
Resumo: Nickel Alloy 718 has been used for decades in nuclear and aerospace industries due to its good combination of mechanical and oxidation resistance. However, approximately between 650 and 850ºC, a phenomenon referred to OAIC (Oxidation Assisted Intergranular Cracking) in the literature occurs and it embrittles the alloy, adding a limitation to its application. Despite the numerous studies on this topic, there is no consistent explanation regarding the mechanisms involved nor their dependency on thermodynamic variables or loading conditions. Because of this, we have characterized OAIC by hot tensile testing at different strain rates and scanning and transmission electron microscopies, with the alloy in the solutionized condition. In this study, the phenomenon had different onset temperatures for each deformation rate, indicated by intergranular cracks on the fractured surfaces, between 650 and 900ºC. Oxygen availability was considered, but it was not shown to be crucial to embrittlement. The results suggest that the decomposition of NbC and consequent Nb2O5 formation do not play a decisive role in the mechanism for failure nor agree with its kinetics. On the other hand, we found some evidence that the Nb segregation and dynamic precipitation of γ” on the grain boundaries, together with a stress triaxiality on the region, are associated with fast crack nucleation and propagation.
id UFRJ_acb3b90561a4743b00adfaf8deeb8bee
oai_identifier_str oai:pantheon.ufrj.br:11422/9588
network_acronym_str UFRJ
network_name_str Repositório Institucional da UFRJ
repository_id_str
spelling Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718Engenharia metalúrgica e de materiaisInconel 718OxidaçãoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICANickel Alloy 718 has been used for decades in nuclear and aerospace industries due to its good combination of mechanical and oxidation resistance. However, approximately between 650 and 850ºC, a phenomenon referred to OAIC (Oxidation Assisted Intergranular Cracking) in the literature occurs and it embrittles the alloy, adding a limitation to its application. Despite the numerous studies on this topic, there is no consistent explanation regarding the mechanisms involved nor their dependency on thermodynamic variables or loading conditions. Because of this, we have characterized OAIC by hot tensile testing at different strain rates and scanning and transmission electron microscopies, with the alloy in the solutionized condition. In this study, the phenomenon had different onset temperatures for each deformation rate, indicated by intergranular cracks on the fractured surfaces, between 650 and 900ºC. Oxygen availability was considered, but it was not shown to be crucial to embrittlement. The results suggest that the decomposition of NbC and consequent Nb2O5 formation do not play a decisive role in the mechanism for failure nor agree with its kinetics. On the other hand, we found some evidence that the Nb segregation and dynamic precipitation of γ” on the grain boundaries, together with a stress triaxiality on the region, are associated with fast crack nucleation and propagation.A superliga de níquel Inconel 718 tem sido usada por décadas nas indústrias aeroespacial e nuclear por sua boa combinação de resistência mecânica e resistência à oxidação. No entanto, entre aproximadamente 650 e 850ºC, ocorre o fenômeno identificado na literatura pela sigla OAIC (Oxidation Assisted Intergranular Cracking), que lhe confere um comportamento frágil e, portanto, estabelece um limite de temperatura à sua aplicação. Apesar do número de trabalhos disponíveis na literatura sobre o tema, não há explicação consistente sobre os mecanismos responsáveis pela sua ocorrência e a dependência destes com as variáveis termodinâmicas e as condições de carregamento. Por isso, o fenômeno foi caracterizado através de ensaios de tração a quente em diferentes taxas de deformação e por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, a partir do material na condição solubilizada. A faixa de temperatura de ocorrência do fenômeno, segundo a evidência da presença de trincas intergranulares nas superfícies de fratura, variou conforme a taxa aplicada, manifestando-se entre 650 e 900ºC. O efeito da disponibilidade de oxigênio foi observado e, embora necessária, não demonstrou ser determinante no efeito de fragilização. Os resultados indicam que a decomposição do NbC e a consequente formação de Nb2O5 não explicam plenamente o mecanismo para a fratura e nem corroboram a sua cinética. Por outro lado, a segregação de Nb e a precipitação dinâmica de γ” nos contornos, associados a um estado de tensões nessa região podem explicar a rápida nucleação e propagação de trincas.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de MateriaisUFRJAlmeida, Luiz Henrique deRezende, Monica CostaAraújo, Leonardo SalesPinto, André LuizVarela, Amanda de Vasconcelos2019-09-16T13:47:50Z2023-12-21T03:01:24Z2017-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/11422/9588porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:01:24Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/9588Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:01:24Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false
dc.title.none.fl_str_mv Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
title Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
spellingShingle Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
Varela, Amanda de Vasconcelos
Engenharia metalúrgica e de materiais
Inconel 718
Oxidação
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
title_full Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
title_fullStr Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
title_full_unstemmed Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
title_sort Fenômeno de fratura intergranular assistida por oxidação em superligas de níquel 718
author Varela, Amanda de Vasconcelos
author_facet Varela, Amanda de Vasconcelos
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Almeida, Luiz Henrique de
Rezende, Monica Costa
Araújo, Leonardo Sales
Pinto, André Luiz
dc.contributor.author.fl_str_mv Varela, Amanda de Vasconcelos
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia metalúrgica e de materiais
Inconel 718
Oxidação
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
topic Engenharia metalúrgica e de materiais
Inconel 718
Oxidação
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description Nickel Alloy 718 has been used for decades in nuclear and aerospace industries due to its good combination of mechanical and oxidation resistance. However, approximately between 650 and 850ºC, a phenomenon referred to OAIC (Oxidation Assisted Intergranular Cracking) in the literature occurs and it embrittles the alloy, adding a limitation to its application. Despite the numerous studies on this topic, there is no consistent explanation regarding the mechanisms involved nor their dependency on thermodynamic variables or loading conditions. Because of this, we have characterized OAIC by hot tensile testing at different strain rates and scanning and transmission electron microscopies, with the alloy in the solutionized condition. In this study, the phenomenon had different onset temperatures for each deformation rate, indicated by intergranular cracks on the fractured surfaces, between 650 and 900ºC. Oxygen availability was considered, but it was not shown to be crucial to embrittlement. The results suggest that the decomposition of NbC and consequent Nb2O5 formation do not play a decisive role in the mechanism for failure nor agree with its kinetics. On the other hand, we found some evidence that the Nb segregation and dynamic precipitation of γ” on the grain boundaries, together with a stress triaxiality on the region, are associated with fast crack nucleation and propagation.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017-09
2019-09-16T13:47:50Z
2023-12-21T03:01:24Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11422/9588
url http://hdl.handle.net/11422/9588
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
UFRJ
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
UFRJ
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRJ
instname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
instacron:UFRJ
instname_str Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
instacron_str UFRJ
institution UFRJ
reponame_str Repositório Institucional da UFRJ
collection Repositório Institucional da UFRJ
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
repository.mail.fl_str_mv pantheon@sibi.ufrj.br
_version_ 1815455995774631936