Interplay between solidification microsegregation and complex precipitation in a γ/γ' cobalt-based superalloy elaborated by Directed Energy Deposition
Interaction entre la microségrégation de solidification et la précipitation complexe dans un superalliage à base de cobalt γ/γ' élaboré par dépôt d'énergie dirigée
Résumé
This study examines the segregations and the precipitation appearing during the solidification path of a Co-Ni-Al-W-Ta-Ti-Cr γ/γ' cobalt-based superalloy processed by directed energy deposition (DED). Observations reveal characteristic elements partitioning in the liquid during additive manufacturing. Due to this microsegregation, complex multiphase precipitation occurs and the various precipitates are identified and characterized in a cobalt-based superalloy fabricated by DED. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) are used to investigate the spatial distribution and nature of the various phases detected in the as-fabricated microstructure. Energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), wavelength dispersive Xray spectrometry (WDS), and electron energy loss spectroscopy (EELS) are coupled with a fine analysis of the diffraction patterns to identify the different phases decorating the interdendritic regions. These characterizations allow the identification of different submicronic precipitates: Al2O3, (Ta,Ti)(N,C), HfO2, Cr3B2 and (Ti,Zr,Hf)2SC. The solidification sequence is discussed at light of the experimental results. This work provides a first understanding of the interplay between solidification segregations and the formation of second phase precipitation in a cobalt-based superalloy processed by DED.
Cette étude examine les ségrégations et les précipitations apparaissant au cours du parcours de solidification d'un superalliage à base de cobalt γ/γ' traité par dépôt à énergie dirigée (DED). Les observations révèlent un partitionnement des éléments caractéristiques dans le liquide pendant la fabrication additive. En raison de cette microségrégation, une précipitation multiphase complexe se produit et les différents précipités sont identifiés et caractérisés dans un superalliage à base de cobalt fabriqué par DED. La microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie électronique à transmission (MET) sont utilisées pour étudier la distribution spatiale et la nature des différentes phases détectées dans la microstructure telle que fabriquée. La spectrométrie de rayons X à dispersion d'énergie (EDS), la spectrométrie de rayons X à dispersion de longueur d'onde (WDS) et la spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS) sont couplées à une analyse fine des diagrammes de diffraction pour identifier les différentes phases qui décorent les régions interdendritiques. Ces caractérisations permettent l'identification de différents précipités submicroniques : Al2O3, (Ta,Ti)(N,C), HfO2, Cr3B2 et (Ti,Zr,Hf)2SC . La séquence de solidification est discutée à la lumière des résultats expérimentaux. Ce travail fournit une première compréhension de l'interaction entre les ségrégations de solidification et la formation de précipitation de seconde phase dans un superalliage à base de cobalt traité par DED.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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