Resumen

La aleación INCONEL 718 es un material de níquel-cromo de alta resistencia a la corrosión que se utiliza a temperaturas comprendidas entre -253 °C y 705 °C para la fabricación de piezas resistentes al calor de motores de aviones a reacción, principalmente. Hasta ahora, los ensayos de fatiga de este tipo de materiales se realizaban con cargas de baja frecuencia. Hoy en día, la necesidad de obtener resultados con un mayor volumen de ciclos de carga conduce a la carga de alta frecuencia con el objetivo de acortar el tiempo de ensayo. El ensayo de fatiga del material experimental se llevó a cabo a una frecuencia de 20 kHz con una relación de esfuerzo R = - 1 (empuje - tracción) a temperatura ambiente. Se comprobó que esta superaleación aún puede fracturarse tras superar los 10⁸ ciclos. Además de la prueba de fatiga, se realizó una caracterización microestructural y una evaluación fractográfica por microscopía electrónica de barrido (SEM).

INTRODUCCIÓN

La resistencia de la aleación 718 procede de precipitados coherentes en estado sólido, que son en una pequeña parte precipitados ϒ´- Ni3 Al, pero en su mayor parte precipitados ϒ´´-Ni₃Nb [1-6]. Las principales fases de refuerzo en la aleación 718 son las fases ϒ´´ y ϒ´ que producen tensiones de coherencia en la matriz ϒ. La fase ϒ´´ se considera la principal fase de refuerzo y tiene una estructura cristalina DO₂₂ BCT mientras que la ϒ´ es una fase ordenada FCC con una estructura cristalina Ll₂.

Las fases ϒ´´ y ϒ´ tienen morfologías únicas que a veces ayudan a identificar las fases. La fase ϒ´ precipita en forma de partículas redondas cuyo tamaño puede ser inferior a 200 Å y sigue teniendo forma redonda cuando se fusiona a mayor temperatura. La fase ϒ´´ tiene más bien forma de disco cuya longitud es de 5 a 6 veces su grosor; sin embargo, cuando la ϒ´´ precipita a temperaturas muy bajas, es necesario un TEM para resolver su forma. La fase ϒ´´ sigue creciendo en forma de disco a temperaturas de tratamiento térmico o exposiciones más elevadas. Algunos estudios [7] han indicado que las fases ϒ´´ y ϒ´ crecen en una morfología tipo sándwich que indica una coprecipitación de las fases.

La fase delta encontrada en la aleación 718 es incoherente con la ϒ y tiene una estructura cristalina ortorrómbica. La fase delta se encuentra principalmente como placas que crecen en los planos (111) o nuclean en los límites de grano y se asocia con la pérdida de resistencia en esta aleación. La fase delta en los límites de grano se utiliza para controlar el tamaño de grano en materiales forjados y parece ser también importante para la ductilidad de las muescas [7].

MATERIAL Y MÉTODOS EXPERIMENTALES

Una microestructura típica de la aleación 718 forjada se muestra en la figura 1. La microestructura consiste en bloques de carburos de color gris claro y finas partículas lenticulares y laminares de fase delta (Ni₃Nb) distribuidas en la matriz FCC, con un tamaño de grano de aproximadamente 10 μm y unas pocas maclas de deformación.

• Materias:Fractografía Fatiga de metales Aleaciones Microestructura
• Subjects:Fractography Metals fatigue Alloys Microstructure
• Palabras claves:Superaleación a base de Ni; Ensayos de fatiga a alta frecuencia; Microestructura; Fractografía SEM
• Keywords:Ni – base superalloy; High frequency fatigue testing; Microstructure; SEM fractography