高温合金部品の完全性のための材料試験と分析

超合金部品の主要な材料試験方法

試験方法は、使用前後または加工前後の物理的特性、化学成分、微細構造を検証しなければなりません。

• 高温での降伏強度、引張強度、伸びのための引張試験

• 粒界、相分布、き裂伝播のための走査型電子顕微鏡（SEM）

• 機械加工後またはHIP後の幾何公差のためのCMM検査

• バルク化学組成と微量元素のためのグロー放電質量分析（GDMS）

• 気孔率、溶接完全性、鋳造欠陥のためのX線検査

すべての試験は、ASTM、ISO、および顧客固有のOEM規格に従って行われます。

完全性が一般的に試験される合金

試験により、鋳造後、機械加工後、使用後の状態にわたる微細構造および化学的完全性が保証されます。

ケーススタディ：レネ88タービンブレードのSEMおよびGDMS

プロジェクト背景

レネ88製のタービンブレードが、950°Cで3000時間使用後の検査を受けました。SEM分析により、粒界でのγ′相の粗大化とき裂核生成が特定されました。GDMSにより元素の枯渇は確認されませんでした。CMMにより根本の摩耗が測定されました。ブレードは修理可能と分類されました。

一般的に分析される部品と用途

各部品は、その機能、作動温度、応力曝露に基づいて試験されます。

超合金試験と分析における主要な課題

1. 1000°C超でのクリープひずみ測定には、±0.5%未満の精度の伸び計が必要

2. ハステロイおよびCMSX中の硫黄や酸素などの残留物にとって重要なGDMS検出限界 <1 ppm

3. 5μm未満の微小き裂検出には、高倍率SEMとサンプル準備の精度が必要

4. HIP後または機械加工後の部品の歪み >0.02 mmはCMM精度に影響

5. タービン寿命にとって重要なγ相とγ′相間の相バランス検証

包括的な試験ソリューション

• 1200°Cまでの引張およびクリープ試験のための高温機械フレーム

• 酸化感受性材料のためのアルゴンパージGDMS分析

• SEM下での脆性破壊面分析のための低温サンプル準備

• 気孔率マッピングのためのデジタルイメージングを備えたX線ラジオグラフィ

• ±0.005 mm公差内の形状のための自動化CMM走査

結果と検証

機械的試験

合金は、使用温度に合わせた温度で試験されました。レネ88部品は、模擬3000時間熱時効後も降伏強度の90%以上を保持しました。

表面および寸法分析

CMMおよびSEMにより、寸法の一貫性と結晶粒の完全性が検証されました。冷却穴と根本フィットは±0.01 mm仕様内でした。

化学的検証

GDMSにより、バルク化学組成の偏差は0.03 wt.%未満であることが示されました。微量元素はOEM公差内でした。

構造的完全性

X線により内部き裂や気孔クラスターがないことが確認されました。SEMにより気孔率12%未満および相の均一性が確認されました。

よくある質問

1. 鋳造タービン部品のHIP後検証に不可欠な試験は何ですか？

2. CMSX合金におけるγ′相分布はどのように評価されますか？

3. 高温合金の品質保証においてGDMSはどのような役割を果たしますか？

4. 機械加工またはコーティング後の歪みを評価できますか？

5. 貴社の試験結果は航空宇宙および原子力規格に適合していますか？