Published 2016 | Version v1
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Fatigue behavior and microstructural characterization of nickel-base superalloy Inconel 939 produced by laser melting process

Description

The present study investigated the microstructural characteristics and its impact on the resulting mechanical properties of the nickel-based superalloy lnconel 939 processed by selective laser melting (SLM) and data are compared to an lnconel 939 cast alloy. The monotonic and microstructural results demonstrate a strong dependency on the building direction of the SLM-processed material and a distinct difference to the cast alloy, particularly relating to the microstructure. Strain-controlled isothermal and thermomechanical fatigue in combination with the digital-imagecorrelation (DIC) describe the mechanical behavior and the critical area in the structure. Whether the SLM- or the cast alloy achieves a higher lifetime during isothermal fatigue, depends on the strain amplitude. For low strain amplitudes, the aged SLM-material has a higher lifetime in the temperature range from room temperature to 750 C and shows a better fatigue characteristic compared to the cast alloy. By increasing the amplitude, the existing pores become dominant and a fast failure occurs. However, the porosity was reduced drastically in the HIP-condition.

Abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit wurden die mikrostrukturellen Eigenschaften und das dadurch resultierende mechanische Verhalten der im SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) hergestellten Nickelbasis-Superlegierung Inconel 939 untersucht und einer Inconel 939 Gusslegierung gegenuebergestellt. Die monotonen und mikrostrukturellen Untersuchungsergebnisse zeigen eine eindeutige Abhaengigkeit der Herstellungsrichtung und deutliche Unterschiede zur Gusslegierung, insbesondere in der Mikrostruktur. Dehnungsgeregelte isotherme und thermomechanische Ermuedungsversuche in Kombination mit der Methode der digitalen Bildkorrelation (DIC) beschreiben das mechanische Verhalten sowie die kritischen Bereiche im Gefuege. Ob beim SLM- oder Gusswerkstoff eine hoehere Lebensdauer bei der isothermen Ermuedung erreicht wird, ist von der Hoehe der Beanspruchung abhaengig. Im ausscheidungsgehaerteten Zustand besitzt das SLM-Material bei niedrigen Belastungen und Temperaturen von Raumtemperatur bis 750 C eine hoehere Lebensdauer und zeigt somit ein besseres Ermuedungsverhalten als der Gusswerkstoff. Bei hoeheren Dehnungsamplituden werden vorhandene Poren aktiviert und ein schnelles Versagen tritt ein. Mit geeigneten HIP-Parametern konnte die Porositaet allerdings deutlich reduziert werden.

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Ermuedungsverhalten und mikrostrukturelle Charakterisierung der im Laserschmelzverfahren hergestellten Nickelbasis-Superlegierung Inconel 939

Publishing Information

Publisher
Shaker
Imprint Place
Aachen (Germany)
ISBN
978-3-8440-4796-7
Imprint Pagination
175 p.
Journal Volume
6
Series
Forschungsberichte des Direct Manufacturing Research Centers
ISSN
2364-3072

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
Germany
INIS RN
48030062
Subject category
S36: MATERIALS SCIENCE;
Resource subtype / Literary indicator
Thesis
Descriptors DEI
CASTINGS; COMPARATIVE EVALUATIONS; FATIGUE; HOT PRESSING; INCONEL ALLOYS; LASERS; MELTING; MICROSTRUCTURE; POROSITY
Descriptors DEC
ALLOYS; EVALUATION; FABRICATION; MATERIALS WORKING; MECHANICAL PROPERTIES; NICKEL ALLOYS; NICKEL BASE ALLOYS; PHASE TRANSFORMATIONS; PRESSING; TRANSITION ELEMENT ALLOYS