Thermo-mechanical fatigue tests and life prediction of c-1023 and marm-247 nickel based superalloys

Resumen

Debido a las extremas condiciones de operación a las que se ven expuestos los componentes de las turbinas de gas, se requieren materiales resistentes y capaces de trabajar a temperaturas elevadas. Los álabes de turbina de gas se ven sometidos a cargas cíclicas, fenómenos de fluencia y corrosión a alta temperatura. Los materiales más usados en los mencionados componentes son las superaleaciones de base níquel. Por otro lado, como consecuencia de los transitorios, apagados y encendidos del motor las cargas que conducen a los álabe (o vanos) al fallo son cíclicas y de origen tanto mecánico como térmico. El aspecto más requerido en este campo es el de obtener unos adecuados criterios para la predicción de vida. Con este fin, en este trabajo se han estudiado el comportamiento a fatiga termo-mecánica y diferentes metodologías de predicción de vida para dos superaleaciones de base níquel: C-1023 y MarM-247. En primer lugar se requiere de un sistema de ensayos capaz de reproducir las cargas idealizadas que se reproducen mediante deformaciones térmicas y mecánicas variadas simultáneamente y de manera independiente. Se ejecutan diferentes tipos de ensayos a diferentes rangos de temperatura, múltiples deformaciones mecánicas y varios tipos de desfases entre las consignas de deformación mecánica y temperatura. Se estudia el comportamiento del material bajo las múltiples condiciones de ensayo así como la influencia en la vida de los mismos. Los mecanismos de daño presentes y factores que pueden influenciar la propagación de grietas se estudian mediante un análisis de microscopía. A su vez, se incluye un estudio fractográfico que permite identificar los lugares preferentes para la iniciación de grieta. Por último, para la predicción de vida se utilizan dos enfoques: el enfoque empírico y el basado en micro-propagación de grietas. Se estudian tanto su capacidad de capturar los daños inherentes al proceso de fatiga termo-mecánica como su precisión a la hora de predecir vida.