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Crystalline microstructure, microsegregations and mechanical properties of Inconel 718 alloy samples processed in electromagnetic levitation facility

Fang, Yindong und Yu, Chu und Kropotin, Nikolai und Seyring, Martin und Freiberg, Katharina und Kolbe, Matthias und Lippmann, Stephanie und Galenko, Peter K. (2024) Crystalline microstructure, microsegregations and mechanical properties of Inconel 718 alloy samples processed in electromagnetic levitation facility. Crystals, 14, Seite 244. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/cryst14030244. ISSN 2073-4352.

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10MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.3390/ cryst14030244

Kurzfassung

The solidification of Inconel 718 alloy (IN718) from undercooled liquid is studied. The solidification kinetics is evaluated in melted and undercooled droplets processed using the electromagnetic levitation (EML) technique by the temperature–time profiles and solid/liquid (S/L) interface movement during recalescence. The kinetics is monitored in real time by special pyrometrical measurements and high-speed digital camera. It is shown that the growth velocity of γ-phase (the primary phase in IN718), the final crystalline microstructure (dendritic and grained), and the mechanical properties (microhardness) are strongly dependent on the initial undercooling ∆T at which the samples started to solidify with the originating γ-phase. Particularly, with the increase in undercooling, the secondary dendrite arm spacing decreases from 28 µm to 5 µm. At small and intermediate ranges of undercooling, the solidified droplets have a dendritic crystalline microstructure. At higher undercooling values reached in the experiment, ∆T > 160 K (namely, for samples solidified with ∆T = 170 K and ∆T = 263 K), fine crystalline grains are observed instead of the dendritic structure of solidified drops. Such change in the crystalline morphology is qualitatively consistent with the behavior of crystal growth kinetics which exhibits the change from the power law to linear law at ∆T ≈ 160 K in the velocity–undercooling relationship (measured by the advancement of the recalescence front in solidifying droplets). Study of the local mechanical properties shows that the microhardness increases with the increase in the γ′′-phase within interdendritic spacing. The obtained data are the basis for testing the theoretical and computational of multicomponent alloy samples.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206700/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Crystalline microstructure, microsegregations and mechanical properties of Inconel 718 alloy samples processed in electromagnetic levitation facility
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fang, YindongOtto Schott Institute of Materials Research, Friedrich Schiller University Jena, 07743 Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yu, ChuOtto Schott Institute of Materials Research, Friedrich Schiller University Jena, 07743 Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kropotin, NikolaiOtto Schott Institute of Materials Research, Friedrich Schiller University Jena, 07743 Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seyring, MartinOtto Schott Institute of Materials Research, Friedrich Schiller University Jena, 07743 Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Freiberg, KatharinaOtto Schott Institute of Materials Research, Friedrich Schiller University Jena, 07743 Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kolbe, Matthiasmatthias.kolbe (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lippmann, StephanieOtto Schott Institute of Materials Research, Friedrich Schiller University Jena, 07743 Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Galenko, Peter K.Otto Schott Institute of Materials Research, Friedrich Schiller University Jena, 07743 Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:Crystals
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.3390/cryst14030244
Seitenbereich:Seite 244
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2073-4352
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Inconel 718; electromagnetic levitation; sharp interface model; phase distribution
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Kolbe, Matthias
Hinterlegt am:05 Dez 2024 13:07
Letzte Änderung:12 Dez 2024 13:01

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