The impact of B and Zr content on processability, microstructure, and mechanical performance of additively manufactured superalloy IN738LC

材料科学 高温合金 蠕动 微观结构 极限抗拉强度 合金 复合材料 冶金 产量(工程) 相对密度 复合数 断裂(地质) 梁(结构) 热等静压 固溶强化
作者
Abdul Shaafi Shaikh,Bharat Mehta,Yiming Yao,Eduard Hryha
出处
期刊:Materialia [Elsevier BV]
卷期号:44: 102612-102612 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.mtla.2025.102612
摘要

The minor elements B and Zr have a major impact on the processability and high temperature properties of Ni-base superalloys additively manufactured by the Powder Bed Fusion Laser Beam (PBF-LB) process. To deconvolute the effects of these elements on microcracking and creep life, four variants of the IN738LC superalloy were tested: one with both B and Zr, one with only B, one with only Zr, and one with neither element. PBF-LB microcracking observations were rationalised using a modified Scheil solidification simulation incorporating the solute trapping effects during rapid solidification. Analysis of the microstructures was performed after HIP and heat treatment by SEM-EDX, EBSD, and NanoSIMS. High temperature tensile and creep tests were conducted to ascertain the relative mechanical performance of the four alloys. The alloy variant with both B and Zr resulted in a high crack density of 0.76 mm/mm 2 after PBF-LB processing, whereas variants with only one of the two elements showed significantly reduced crack density of ≈0.02 mm/mm 2 . Creep rupture life of the variant with both B and Zr was 66 h at 760°C and 565 MPa, whereas no other variant produced life of more than 38 h, and the variants without either element ruptured in only 6 h. These results indicate that although B and Zr together promote microcracking, they also provide the best creep resistance only when alloyed in combination. The results are discussed in light of the microstructure analysis and with a view towards satisfying the apparently conflicting requirements of creep resistance and crack-free processability.

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