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1.2.5.2-Prove mediante la tecnica potenziodinamica EPR su campioni di superlega monocristallina e parallela caratterizzazione meccanica con tecniche miniaturizzate

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1.2.5.2-Prove mediante la tecnica potenziodinamica EPR su campioni di superlega monocristallina e parallela caratterizzazione meccanica con tecniche miniaturizzate

Il Task 1.2.5 del sottoprogetto GAS del progetto Generazione 21 è finalizzato ad individuare e convalidare tecniche non invasive, o poco invasive quali la tecnica elettrochimica potenziodinamica, per quantificare il danneggiamento dovuto all’esercizio delle superleghe per pale di turbine a gas. Questo documento riporta le attività svolte nell’ambito della milestone 1.2.5.2 la cui attività ha riguardato l’estensione della messa a punto della tecnica potenziodinamica EPR per il rilievo del degrado di superleghe a base nichel monocristalline per palette di turbogas mediante la raccolta di una banca dati su campioni invecchiati in forno a due diverse temperature, con periodi di esposizione fino a 1500ore. Le misure elettrochimiche effettuate sui campioni esposti in diverse condizioni di prova hanno consentito di definire in modo completo la migliore modalità di esecuzione del test EPR, dopo aver chiarito l’influenza dei diversi parametri di prova sul dato sperimentale di corrente di picco (Ip ed Ipr). E’ stata quindi raccolta una banca dati di valori dei parametri elettrochimici Ip e Ipr associati a diverse entità di degrado (valutate mediante il parametro di Larson-Miller). La correlazione dei dati elettrochimici con il parametro di Larson- Miller si è rivelata molto significativa per il materiale CMSX-4; sul materiale CMSX-6 la correlazione è accettabile per invecchiamenti fino a 950°C, ma non per invecchiamento a 1000°C, probabilmente perché a causa della minore stabilità ad alta temperatura del CMSX-6 rispetto al CMSX-4, questa temperatura di invecchiamento è eccessivamente elevata rispetto a quella di esercizio.per questo materiale. I risultati ottenuti sui campioni provenienti da prove di creep, seppur limitati, fanno ben sperare sulla possibilità di applicazione della tecnica per la valutazione del degrado del materiale anche in presenza di deformazione plastica indotta dall’azione della sollecitazione a caldo. Lo studio di questo aspetto verrà approfondito nella milestone successiva di questo Task, mediante prove elettrochimiche su campioni piatti sottoposti a prove di creep interrotte a valori prestabiliti della deformazione. L’analisi microstrutturale dei campioni dopo la prova elettrochimica ha mostrato che essa agisce attaccando il bordo della fase rafforzante, impoverito di Cr. L’evoluzione di quest’ultima e i fenomeni di diffusione del Cr tra matrice e precipitati sembrano essere il fattore di degrado del materiale che la tecnica elettrochimica descritta è in grado di monitorare in modo efficace. Sul materiale CM186 non è stato possibile ottenere risultati con la tecnica utilizzata, probabilmente a causa della presenza del carbonio in lega, che riduce la quantità di Cr disponibile in soluzione solida per i fenomeni di diffusione citati. Solo se questo materiale verrà effettivamente utilizzato per componenti del parco italiano, potrà essere ragionevole un tentativo di approfondimento ulteriore, per esempio cercando di individuare una nuova soluzione di attacco, più adatto a questo materiale. Per quanto riguarda l’esecuzione di prove meccaniche con tecniche miniaturizzate finalizzate ad determinare il decadimento delle proprietà meccaniche che accompagna il degrado microstrutturale di queste leghe, sono

state effettuate due attività. E’ stata verificata la potenzialità della tecnica della durezza universale strumentata per determinare alcune caratteristiche del materiale nello stato degradato, quali il modulo elastico, necessarie per i modelli di previsione di vita con tecniche FEM. E’ poi iniziata una campagna di prove di creep interrotte su campioni piatti, per fornire materiale sottoposto a sollecitazione a caldo a livelli di deformazione predefiniti, necessario per poter completare le prove elettrochimiche e formulare la relazione empirica finale, prevista nell’ultima milestone di questo task.

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