Title

COMPORTAMENTO CÍCLICO DE UMA SUPERLIGA À BASE DE NIQUEL EM ALTAS TEMPERATURAS

CYCLIC BEHAVIOR OF A NICKEL-BASE SUPERALLOY AT HIGH TEMPERATURES

Authorship

Júnior, Carlos Carvalho Engler-Pinto; Spinelli, Dirceu

DOI

10.5151/2594-5327-23150

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Abstract

Os gradientes térmicos originados durante regimes transientes em operações de liga/desliga produzem complexos carregamentos mecânicos e térmicos de fadiga, que limitam a vida de palhetas de turbina e de outros componentes de motores que operam a altas temperaturas. Assim, torna-se imprescindível uma avaliação mais criteriosa e confiável da fadiga não isotérmica. Este trabalho investiga o comportamento em fadiga de isotérmica baixo ciclo (FBC) e fadiga termomecânica (FTM) de uma superliga à base de Ni, CM247LC-DS, extensivamente utilizada a altas temperaturas. Os ensaios mecânicos foram realizados em temperaturas entre 600°C e 1.000°C. O comportamento mecânico da liga foi fortemente afetado no intervalo 800°C-1.000°C e o comportamento tensão-deformação cíclico observado para todo o intervalo de temperatura obedeceu à equação de Ramberg-Osgood. Um modelo simplificado de tensão-deformação não isotérmico, baseado no conceito de plasticidade linear foi proposto e descreveu o comportamento de fadiga termomecânica observado, tanto para ciclos em fase, como para fora de fase.

 

Thermal gradients arising during transient regimes of start-up and shutdown operations produce a complex thermal and mechanical fatigue loading which limits the life of turbine blades and other engine components operating at high temperatures. More accurate and reliable assessment under non-isothermal fatigue becomes therefore mandatory. This paper investigates the nickel base superalloy CM247LC-DS under isothermal low cycle fatigue (LCF) and thermo-mechanical fatigue (TMF). Test temperatures range from 600°C to 1.000°C. The behavior of the alloy is strongly affected by the temperature variation, especially in the 800°C-1.000°C range. The Ramberg-Osgood equation fits very well the observed isothermal behavior for the whole temperature range. The simplified non-isothermal stress-strain model based on linear plasticity proposed to represent the thermomechanical fatigue behavior was able to reproduce the observed behavior for both in-phase and out-of-phase TMF cycling.

Keywords

Superliga; Fadiga isotérmica; Fadiga termo-mecânica.

Superalloy; Isothermal fatigue; Termomechanical fatigue.