Sposób oceny doskonałości struktury krystalicznej monokrystalicznych odlewów łopatek z nadstopu niklu CMSX-4

Transkrypt

1 KAMIL GANCARCZYK, ROBERT ALBRECHT, CHRISTIAN OLESCH, KRZYSZTOF KUBIAK, JAN SIENIAWSKI Sposób oceny doskonałości struktury krystalicznej monokrystalicznych odlewów łopatek z nadstopu niklu CMSX-4 WPROWADZENIE są zbliżone i wynoszą odpowiednio a 0γ =0,352 nm i a 0γ =0,356 nm. Fazy te są koherentne w stopniu pozwalającym Łopatki 1. i 2. stopnia turbiny wysokiego ciśnienia na rozważanie struktury nadstopów niklu w tych odlewach jako silników lotniczych pracują w szczególnie trudnych warunkach monokrystalicznej [6, 7]. oddziaływania dużego obciążenia, wysokiej temperatury Mikrostrukturę odlewów z nadstopów niklu cechuje i środowiska gazów utleniających. Wytwarzane są z nadstopów budowa dendrytyczna - występuje niejednorodność niklu metodami odlewania precyzyjnego, zwykle metodą mikrostruktury zarówno w składzie chemicznym jak i orientacji wytapianych modeli. Dla zwiększenia żarowytrzymałości krystalicznej. Dla zwiększenia stopnia ich ujednorodnienia odlewów stosuje się procesy krystalizacji kierunkowej celem i poprawy żarowytrzymałości odlewu stosuje się obróbkę uzyskania ziarn kolumnowych lub monokryształu [1,2]. Proces cieplną [7, 8]. Wpływ obróbki cieplnej na ujednorodnienie wytwarzania monokrystalicznych odlewów należy do wysoko składu chemicznego opisano w literaturze [9,10], natomiast jej zaawansowanych technologii zarówno w zachowaniu warunków oddziaływanie na orientację krystalograficzną i stopień krystalizacji, jak i w przygotowaniu modeli i form ceramicznych doskonałości struktury (bloki mozaiki, kąty dezorientacji (rys.1). Prawidłowy model odlewu posiada starter bloków) są charakteryzowane w mniejszym stopniu [11]. i selektor o określonym kształcie i rozmiarach, zapewniający wytworzenie monokrystalicznego odlewu łopatki (rys. 2). Warunkiem koniecznym uzyskania monokrystalicznej łopatki jest zapewnienie wzrostu pojedynczego zarodka krystalicznego na wyjściu z selektora. Zarodek ten rosnąc nadaje swoją orientację krystalograficzną całej objętości odlewu łopatki. Dotychczasowe wyniki badań własnych wskazują, że doskonałość struktury monokrystalicznych odlewów łopatek zależy od prędkości wyciągania formy z ciekłym metalem ze strefy grzejnej pieca. Stwierdzono, że zarodki kryształów w początkowej fazie procesu krystalizacji wzrastają kolumnowo w objętości ciekłego metalu startera w kierunku do spirali selektora [3,4]. W następnej fazie krystalizacji różnice w wartości prędkości ich wzrostu, a także oddziaływanie kształtu selektora powoduje, że większość zdezorientowanych ziarn kolumnowych zanika na jego ściankach. Umożliwia to jednocześnie, dla określonej wartości prędkości wyciągania, wzrost jednego zarodka i uzyskanie struktury odlewu o jednej orientacji krystalograficznej. Najczęściej jest to kierunek [001] równoległy, lub nieznacznie odchylony od kierunku wyciągania Rys. 1. Schemat pieca do wytwarzania monokrystalicznych łopatki, oznaczany zwykle jako - z. Odchylenie to, ze względu odlewów metodą Bridgmana [6] na silną anizotropię właściwości materiału łopatki w zależności Fig. 1. Scheme of Bridgman method furnace for the manufacturing of single crystal superalloys [6] od kierunku krystalograficznego, prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości na pełzanie odlewu łopatki. Obecnie przyjęte kryterium światowych wytwórni silników lotniczych wymaga, aby wartość tego kąta odchylenia była α z <15 [4, 5]. Nadstopy niklu charakteryzują się występowaniem w ich mikrostrukturze dwóch składników fazowych: osnowy γ nieuporządkowanego roztworu stałego na osnowie niklu o strukturze regularnej (A1) i sieci ściennie centrowanej oraz wydzieleń fazy umacniającej γ (Ni 3 Al) o uporządkowanej strukturze regularnej (L1 2 ) i sieci ściennie centrowanej. Wartości stałej sieciowej osnowy - fazy γ i wydzieleń - fazy γ Mgr. inż. Kamil Gancarczyk (kamilgancarczyk@prz.edu.pl), dr hab. inż. Krzysztof Kubiak, prof. dr hab. inż. Jan Sieniawski Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rys.2. Selektor i starter blokowy monokrystalicznego Rzeszowska, mgr inż. Robert Albrecht Zakład Badań Strukturalnych, odlewu łopatki po trawieniu makroskopowym [6] Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski, Christian Fig.2. Selector and starter block of the single crystal turbine Olesch EFG, Elektrotechnische Fabrikations -und Grosshandelsgesellschaft blade after macroscopic etching [6] mbh Nr /2015 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A

2 MATERIAŁ DO BADAŃ METODYKA BADAŃ W pracy do badań przyjęto odlewy łopatek z nadstopu niklu CMSX-4 drugiej generacji o składzie chemicznym (% mas.): Cr 6.5; Co 9.0; Mo 0.6; Al 5.6; Ti- 1.0; Ta 6.5; Hf 0.1; Re 3.0; Ni Odlewy monokrystalicznych łopatek wykonano w Katedrze Materiałoznawstwa i Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego Politechniki Rzeszowskiej. Stosowano wielowarstwowe formy ceramiczne wykonane metodą wytapianych modeli woskowych. Formy przed zalewaniem ciekłym metalem wygrzewano w piecu komorowym LINN, w temperaturze 1500 C i w czasie 2h. Proces topienia, zalewania ciekłym metalem i wyciągania formy prowadzono z użyciem pieca próżniowego do krystalizacji kierunkowej VIM-IC 2 E/DS/S.C. Temperatura zalewania ciekłego metalu do formy wynosiła 1550 C, prędkość wyciągania 3 i 5 mm/min. Łopatki po usunięciu formy poddano czyszczeniu i piaskowaniu. Powierzchnię pióra i zamka łopatek polerowano elektrolitycznie (natężenie prądu 1A, napięcie 20V), w elektrolicie o składzie chemicznym: NH 4 Cl-50g + H 2 O-230cm 3 + C 3 H 8 O 3-120cm 3. Łopatki do obserwacji mikrostruktury trawiono przy użyciu odczynnika Marble o składzie chemicznym: CuSO 4-10g + HCl-50cm 3 + H 2 O-50cm 3. Obróbkę cieplną łopatek prowadzono przy użyciu pieca próżniowego Mono Therm ciśnienie Pa. Stosowano nagrzewanie łopatek do temperatury 1240 C i wygrzewanie w czasie 22h. Następnie łopatki nagrzewano do 1318 C i przesycano. Łopatki po przesycaniu poddano dwukrotnemu starzeniu: w temperaturze 1140 C/6h - chłodzenie z piecem oraz w temperaturze 870 C/20h - chłodzenie z piecem do temperatury pokojowej (rys. 3). Rys.3. Schemat obróbki cieplnej odlewów łopatek z nadstopu niklu CMSX-4 Fig.3. Scheme of the heat treatment of single crystal nickelbased superalloy CMSX-4 Badania mikroskopowe odlewów łopatek prowadzono za pomocą mikroskopu świetlnego i elektronowego. Analizę orientacji struktury krystalicznej odlewów łopatek wykonano z użyciem dyfraktometru rentgenowskiego OD-EFG opracowanego i wykonanego w ramach współpracy pracowników Politechniki Rzeszowskiej, Uniwersytetu Śląskiego oraz firmy Elektrotechnische Fabrikations-und Grosshandelsgesellschaft mbh (EFG Berlin) (rys. 4). Dyfraktometr ten pozwala na określenie orientacji krystalograficznej obszarów powierzchni o rozmiarach 1-2 mm 2 z zastosowaniem zmodyfikowanej metody Ω-scan [12]. Metoda Ω-scan opracowana została przez prof. H. Bradaczka [13] do wyznaczania orientacji monokryształów. Sprowadza się ona w zasadzie do wykonania rzutu stereograficznego z badanego obszaru próbki na płaszczyznę równoległą do jej powierzchni w układzie współrzędnych xyz - związanych ze stolikiem goniometru oraz zewnętrznymi parametrami kształtu próbki (osiami referencyjnymi) (rys. 4). Dla określenia położenia bieguna płaszczyzny (hkl) na rzucie stereograficznym przy zastosowaniu polarnej siatki Wulffa, konieczna jest znajomość dwóch kątów: α - kąta nachylenia płaszczyzny (hkl) względem powierzchni próbki i β kąta pomiędzy przyjętą osią referencyjną równoległą do powierzchni próbki i prostą łączącą środek rzutu stereograficznego z biegunem płaszczyzny. Obydwa te kąty możliwe są do wyznaczenia za pomocą posiadanego dyfraktometru. Nr Rys. 4. Dyfraktometr rentgenowski OD-EFG do wyznaczania orientacji krystalograficznej struktury monokrystalicznych odlewów z nadstopów niklu: a) goniometr dyfraktometru, b) odlew łopatki zamocowany w goniometrze Fig.4. OD-EFG diffractometer for measurement of crystal orientation in single crystal nickel-based superalloys: a) goniometer, b) blade fixed in goniometer Przed rejestracją refleksu dyfrakcyjnego od płaszczyzny (hkl) należy określić wartość kąta θ z równania Bragga λ=2d hkl sinθ, gdzie: λ długość fali promieniowania rentgenowskiego, d hkl odległość międzypłaszczyznowa płaszczyzn (hkl). Następnie ustawia się wiązkę pierwotną tak, aby padała na powierzchnię próbki pod określonym kątem θ i po dyfrakcji była rejestrowana przez licznik (rys.5a). Kolejnym krokiem jest wykonanie pomiaru natężenia promieniowania dyfrakcyjnego powstałego przy obrocie próbki o kąt Ω względem jej normalnej do powierzchni. Na otrzymanym dyfraktogramie (rys.5b) zwykle rejestruje się dwa refleksy przy różnej wartości kąta Ω 1 i Ω 2. Celem uzyskania pojedynczego refleksu należy przesuwać krokowo wiązkę pierwotną i licznik o kąt np. Δα=0,5 (rys.5c), Jednocześnie wykonuje się dyfraktogramy przy obrocie próbki wokół jej normalnej do powierzchni. W rezultacie po przesunięciu wiązki padającej i licznika o kąt α równy kątowi nachylenia płaszczyzny (hkl) do powierzchni próbki, otrzymuje się dyfraktogram z jednym refleksem dyfrakcyjnym przy kącie Ω 1 (rys. 5d). Odczytana wartość kąta Ω 1 odpowiada kątowi β - położenia bieguna płaszczyzny (hkl) na rzucie stereograficznym /kąt pomiędzy przyjętą osią referencyjną równoległą do powierzchni próbki i prostą łączącą środek rzutu stereograficznego z biegunem płaszczyzny/. Natomiast wyznaczony kąt α jest równy promieniowi okręgu, na którym położony jest biegun płaszczyzny (hkl) (rys.6). Zatem ustalone wielkości α i β jednoznacznie określają położenie bieguna analizowanej płaszczyzny na rzucie stereograficznym monokrystalicznego odlewu łopatki względem przyjętych dla niej osi referencyjnych xyz związanych z jej geometrią. /2015 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A

3 Metodę Ω-scan oraz skonstruowany dyfraktometr można stosować również do szybkiej bieżącej oceny doskonałości struktury odlewów monokrystalicznych. Polega na kontroli stopnia zgodności kierunku wyciągania odlewu łopatki z wymaganym normami kierunkiem krystalograficznym [001]. W przypadku idealnym powinien on pokrywać się z osią z łopatki (rys. 4). Korzystając z wysokiej symetrii struktury krystalicznej materiału łopatki oraz możliwości rejestracji refleksów od płaszczyzny (010), można otrzymać przy ustawieniu łopatki na goniometrze (rys. 4), rzut stereograficzny (rys.6). Odczytana wartość α z tego rzutu odpowiada wprost wartości kąta odchylenia kierunku [010] od osi y kierunku wyciągania odlewu, określanym często kątem odchylenia α y. Wykorzystując właściwości obrotu rzutu stereograficznego oraz znajdując położenia pozostałych kierunków [100] i [001] można uzyskać rzut stereograficzny (rys. 7). Rzut ten pozwala na wyznaczenie wartości pozostałych kątów odchylenia α x i α z. Rys. 5. Schemat procedury wyznaczania orientacji w metodzie Ω-scan: a) pomiar intensywności refleksów dyfrakcyjnych przy obrocie próbki w kącie Ω; b) dyfraktogram przy obrocie próbki jak w punkcie a w przypadku gdy płaszczyzna (010) jest nachylona względem powierzchni próbki o kąt α 90, c) krokowa zmiana położenia lampy oraz detektora o kąt Δα celem uzyskania dyfraktogramu o jednym refleksie, d) dyfraktogram zawierający jeden refleks przy kącie Ω = β, gdy płaszczyzna (hkl) tworzy z powierzchnią łopatki kąt α Fig. 5. The steps to determine the orientation in the Ω-scan method: a) measurement of the intensity of diffraction reflections upon rotation of the sample in the Ω angle and constant angle α, b) diffraction pattern obtained upon rotation of the sample where plane (010) is inclined with respect to the sample surface by an angle of α 90, c) change the position of the X-ray lamp and the detector when only one reflection in angle of rotation appears, d)diffraction pattern with one reflection at angle Ω = β when lattice plane (hkl) is inclined of α angle to the measured surface Rys. 7. Projekcja stereograficzna - opis składowych dezorientacji: kąty α, β oraz kąty α x, α y,α z Fig. 7. Stereographic projection - description of the components of dezorientation angles α, β and α x, α y, α z Pomiary orientacji krystalograficznej w metodzie Ω-scan można wykonać dla kilku płaszczyzn (hkl). Wyznacza się wówczas położenie ich biegunów na rzucie stereograficznym. Umożliwia to określenie pełnej orientacji odlewu łopatki względem jej kierunków referencyjnych osi współrzędnych xyz związanych z geometrią próbki (rys.7). Metodę Ω-scan zmodyfikowano do zastosowania dla monokrystalicznych nadstopów niklu. Modyfikacja ta umożliwia, w zależności od orientacji próbki jednoczesny zapis refleksów od kilku płaszczyzn (hkl), podczas jej obrotu w zakresie wartości kąta Ω. W tym celu zastosowano przed licznikiem trzy szczeliny (rys. 8) Umożliwiają dla dobranego kąta padania wiązki α oraz obrotu próbki w zakresie wartości kąta Ω rejestrowanie refleksów typu 004 od płaszczyzn {001}, refleksów 331 od płaszczyzn {331} (θ=69,7 ) i refleksów 240 od płaszczyzn {210} (θ = 74,2 ) (rys.7). Rys. 8. Przesłona detektora. Widoczne trzy szczeliny umożliwiające jednoczesny zapis refleksów od płaszczyzn krystalograficznych: {400}, {331} i {420} monokrystalicznego Rys. 6. Schemat określenia położenia płaszczyzny (010) odlewu z nadstopu niklu przy jego obrocie w zakresie w metodzie Ω-scan. α i β: współrzędne biegunowe, xyz osie wartości kąta Ω referencyjne próbki. Fragment rzutu stereograficznego Fig. 8. Aperture of detector. Visible three slots for do wartości kąta α = 20 simultaneous investigation of reflections from Fig.6. Determination of position of the plane (010) in the Ω- crystallographic planes {400}, {331} and {420} of singlecrystal scan method. α, β: polar coordinates, xyz sample reference nickel based superalloy casting when rotating in the axes. A fragment of a stereographic projection for α = 20 Ω angle Nr /2015 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A

4 Jednoczesna rejestracja refleksów od kilku płaszczyzn podczas jednego obrotu próbki i zastosowanie komercyjnego oprogramowania pozwala niemal automatycznie na sporządzenie rzutu stereograficznego oraz określenie orientacji krystalograficznej próbki względem jej osi referencyjnych - x,y,z. Położenie głównych kierunków krystalograficznych [100], [010], [001] oraz osi referencyjnych - x,y,z, ustalone na rzucie stereograficznym, pozwala na określenie orientacji krystalograficznej obszarów powierzchni próbki o rozmiarach ok. 2 mm 2. Zaprojektowany dyfraktometr wyposażono dodatkowo w obrotowy goniometr oraz ruchomy stolik umożliwiający automatyczne skanowanie powierzchni próbek o złożonym kształcie. Pozwala to na tworzenie map topografii powierzchni próbki pióra i zamka łopatki (rys. 9). Wbudowany czujnik laserowy zapewnia stałą odległość lampy oraz detektora od powierzchni próbki - każdy jej punkt pomiarowy znajduje się w tej samej odległości. WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA Analiza wyników badań mikroskopowych wykazała, że mikrostruktura odlewów łopatek z nadstopu CMSX-4 w stanie lanym ma budowę dendrytyczną (rys. 10a). Składa się z ziarn fazy γ (osnowa), umacniającej fazy γ oraz eutektyki (γ+γ ) występującej w przestrzeniach międzydendrytycznych (rys. 10b). Obróbka cieplna nadstopu CMSX-4 (przesycanie i podwójne starzenie rys. 3) powoduje częściowe rozpuszczanie się dendrytów i tworzenie się wtórnych wydzieleń umacniającej fazy γ (rys. 11). Pomiary wartości kąta α z na powierzchni pióra i zamka łopatek w stanie lanym i obrobionych cieplnie (rys. 12, 13 i Tab. 2) wykonano dla prędkości wyciągania 3 i 5 mm/min. Rys. 9. Mapa powierzchni odlewu łopatki z oznaczonymi punktami pomiaru orientacji Fig. 9. Map of the casting surface with marked measuring points orientation Wyniki pomiarów orientacji poszczególnych obszarów powierzchni próbki zapisywane są w postaci pliku (Tabela 1). Zawiera on wartości kątów charakteryzujących orientację krystalograficzną obszarów odlewu łopatki w określonych punktach pomiarowych (Tabela 1 x, y, z składowe położenia punktów w przestrzeni). Błąd pomiaru ustalony metodą Studenta-Fishera - wynosi 0,01 dla przyjętego poziomu ufności η = 0,95. Tabela 1. Przykładowy plik tekstowy z wynikami pomiarów orientacji Table 1. Example of a textfile results of crystal orientation Obszar pomiaru Składowe położenia punktów w przestrzeni Kąt określający położenie bieguna płaszczyzny (010) na rzucie stereograficznym, [deg] Rys. 10. Mikrostruktura nadstopu CMSX-4 prędkość wyciągania 5mm/min: (a)- dendryty fazy γ + γ, (b)- eutektyka (γ+γ ) w przestrzeni międzydendrytycznej Fig. 10. The microstructure of superalloy CMSX-4 withdrawal rate 5mm / min. (a)- dendritic structure, (b)- the areas of eutectic (γ+γ') in the interdendritic region Nr x y z α y β y Rys. 11. Mikrostruktura nadstopu CMSX-4 po obróbce cieplnej (prędkość wyciągania 5mm/min) Fig. 11. The microstructure of the superalloy CMSX-4 after heat treatment (withdrawal rate 5mm / min) Ustalono, na podstawie analizy wyników badań przeprowadzonych metodą dyfrakcji rentgenowskiej Ω-scan, że średnia wartość kąta odchylenia α z - kierunku [001] od kierunku wyciągania wytworzonych monokrystalicznych odlewów łopatek z prędkością wyciągania 3mm/min wynosi /2015 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A

5 6,34. Wartość tego kąta α z po prowadzonej obróbce cieplnej ulega zwiększeniu do 8,39. Ustalono również, że zwiększenie prędkości wyciągania do 5 mm/min prowadzi do zmniejszenia wartości kąta odchylenia α z do 3,94, natomiast obróbka cieplna odlewów łopatek wytworzonych z tą prędkością wyciągania, powoduje zwiększenie średniej wartości kąta odchylenia α z do 6,34. Analiza rozkładu wartości kąta α z dla różnych obszarów powierzchni łopatki wytworzonej z prędkością wyciągania 3mm/min wskazuje, że w pobliżu krawędzi spływu pióra występuje struktura blokowa. Wartość kąta dezorientacji pomiędzy tymi blokami wynosi 0,8-1, natomiast po obróbce cieplnej kąt dezorientacji pomiędzy blokami w piórze łopatki zwiększa się do wartości 1-1,2. Dla łopatek wytworzonych z prędkością wyciągania 5 mm/min stwierdzono występowanie struktury blokowej w pobliżu krawędzi zamka łopatki. Wartość kąta dezorientacji pomiędzy tymi blokami wynosi ok. 1. Dezorientacja bloków zmniejsza się do 0,5 w łopatkach po prowadzonej obróbce cieplnej. Analiza wartości kąta α x, α y, α z pomiędzy poszczególnymi głównymi kierunkami krystalograficznymi, a osiami referencyjnymi x, y, z dla różnych obszarów powierzchni łopatek pokazała, że są one zgodne z obowiązującymi normami ustalonymi przez światowych wytwórców silników lotniczych. Wytworzone monokrystaliczne odlewy łopatek spełniają przyjęte kryterium stopnia rozrzutu orientacji krystalograficznej kąty odchylenia α x, α y, α z są mniejsze od 15 w poszczególnych obszarach ich pióra i zamka. Rys. 13. Rozkład wartości kąta α z na powierzchni pióra i zamka monokrystalicznego odlewu łopatki z nadstopu niklu CMSX-4 - prędkość wyciągania 5 mm/min: a) stan lany, b) po obróbce cieplnej Fig. 13. The values of the angle α z on the surface of the blade airfoil and root, received from a single crystal blade obtained with the withdrawal rate of 5 mm/min: as cast (a) after heat treatment (b) Tabela 2. Kąt α z odchylenia kierunku [001] od kierunku wyciągania na powierzchni łopatek monokrystalicznych Table 2. Angles α z - deviation of the [001] direction of from the main axis of the blade Prędkość wyciągania Stan Kąt α z, deg średni maksymalny minimalny Δα z maks./ min. 3 mm/min lany 6,34 7,45 4,90 2,55 3 mm/min obrobiony cieplnie 8,39 9,27 7,50 1,78 5 mm/min lany 3,94 5,62 2,97 2,66 5 mm/min obrobiony cieplnie 6,35 7,23 5,64 1,59 PODSUMOWANIE Rys. 12. Rozkład wartości kąta α z na powierzchni pióra i zamka monokrystalicznego odlewu łopatki z nadstopu niklu CMSX-4 - prędkość wyciągania 3 mm/min: a) stan lany, b) po obróbce cieplnej Fig. 12. The values of the angle α z on the surface of the blade airfoil and root, received from a single crystal blade obtained with the withdrawal rate of 3 mm/min: as cast (a) after heat treatment (b) Zaprojektowany i wykonany w ramach zadań badawczych projektu pt. Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym dyfraktometr rentgenowski firmy EFG Berlin, umożliwia wyznaczenie poszczególnych składowych kątów odchylenia α x, α y, α z głównych kierunków krystalograficznych [100], [010], [001] od odpowiednich osi referencyjnych x, y, z związanych z kierunkami krystalizacji, monokrystalicznych odlewów łopatek 1. i 2. stopnia turbiny silników lotniczych wytworzonych z nadstopu niklu CMSX-4 z dokładnością ± Jest dedykowany szczególnie do wyznaczania kąta odchylenia α z przyjętego jako kryterium oceny stopnia doskonałości monokrystalicznych odlewów Nr /2015 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A

6 łopatek z nadstopów niklu określonych w normach wielu producentów tych wyrobów. Analiza uzyskanych wyników wykazała, że zwiększenie prędkości wyciągania odlewu wpływa na zmniejszenie wartości kąta α z kąta odchylenia pomiędzy kierunkiem [001] i kierunkiem wyciągania łopatki - od 6 do 3. Ujednoradniająca obróbka cieplna przesycanie i starzenie, niezbędna w procesie wytwarzania monokrystalicznych łopatek z nadstopu niklu drugiej generacji CMSX-4, wpływa na zwiększenie wartości tego kąta o 2-3. Stwierdzono, że obróbka cieplna w niektórych przypadkach prowadzi do zmniejszenia stopnia dezorientacji pomiędzy poszczególnymi obszarami odlewu łopatki, często do ich zaniku, bądź do tworzenia się nowych obszarów o małych wartościach kąta dezorientacji. Ustalono, że przyjęte dotychczas kryterium oceny doskonałości struktury monokrystalicznych odlewów tylko po wartości kąta odchylenia poszczególnych obszarów odlewu łopatki związane z jej osiami referencyjnymi od głównych kierunków krystalograficznych, jest niewystarczające do jednoznacznego formułowania wniosków o stopniu wpływu obróbki cieplnej. Należy już przyjąć, że dalsze badania lokalnej zmiany w orientacji struktury krystalicznej łopatek wskutek obróbki cieplnej, powinno prowadzić się przy uwzględnieniu całkowitej dezorientacji bloków budowy mozaikowej. Dotychczasowa analiza wyników uzyskanych z zastosowaniem zaprojektowanego i wykonanego dyfraktometru firmy EFG Berlin pozwala stwierdzić, że wytworzone monokrystaliczne odlewy łopatek spełniają normy branżowe światowych wytwórców silników lotniczych dotyczące ustalonych kryteriów oceny doskonałości ich struktury do produkcji przemysłowej. Dyfraktometr umożliwia niemal automatyczną kontrolę orientacji krystalicznej wytworzonych łopatek z wystarczającą dokładnością i pozwala na wyznaczanie podstawowego parametru normy wyrobu kąta między kierunkiem wyciągania łopatki, a kierunkiem [001]. [9] Khan T., Caron P.: Effect of processing conditions and heat treatments of mechanical properities of single crystal superalloy CMSX-2. Materials Science and Technology, (1986) 2, [10] Royer A., Bastie P., Veron M.: In situ determination of γ phase volume and of relations between lattice parameters and precipitate morphology in Ni-based single crystal superalloy. Acta Materialia, 46 (1998) 15, [11] Kubiak K., Onyszko A., Sieniawski J., Bogdanowicz W., Nowotnik A.: Influence of manufacture conditions of the properties of CMSX-4 single crystal castings. Inżynieria Materiałowa, 31 (2010) 3, [12] Berger H., Bradaczek H.A., Bradaczek H.: Omega- Scan: an X-ray tool for the characterization of crystal properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 19 (2007) 1, [13] Berger H.: X-ray orientation determination of single crystals by means of the Ω-scan method. Journal de Physique Archives, 118 (2004) 4, Pracę wykonano w ramach realizacji projektu badawczego INNOTECH-K2/IN2/57/182858/NCBR/13 finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. LITERATURA [1] Sieniawski J.: Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów [2] Reed R. C.: The Superalloys. Fundaments and Application. Cambridge University Press, Cambridge [3] Dubiel B.: Zmiany mikrostruktury podczas pełzania monokrystalicznych nadstopów niklu. Wydawnictwa AGH, Kraków [4] Onyszko A.: Gamma prime crystal lattice orientation of turbine blades of the Single Crystal Nickel Based CMSX-4. Solid State Phenomena, (2013), [5] Williams J.C., Strake E.A.: Progress in structural materials for aerospace systems. Acta Materialia, 51 (2003) 19, [6] Szeliga D., Kubiak K., Suchy J., Jarczyk G., Sieniawski J.: Temperature distribution in single crystal cast made of CMSX-4 nickel superalloy manufactured by Bridgman method. Inżynieria Materiałowa, 191 (2013) 1,7-13. [7] Czyrska-Filemonowicz A., Dubiel B., Ziętara M., Cetel A., Development of single crystal Ni-based superalloys for advanced aircraft turbine blades. Inżynieria Materiałowa, 28 (2007) 3-4, [8] Whittaker G.A.: Precision casting of aero gas turbine components. Materials Science and Technology, 2 (1986) 5, Nr /2015 I N Ż Y N I E R I A M A T E R I A Ł O W A