Change in Failure Behavior and Fatigue Life of Single-Crystal Ni-Based Superalloys Under Thermomechanical Fatigue Loading

Van Hung Dao; Hee Soo Yun; Jeon Sang Koo; Jaeyeong Park; Seung Hoon Nahm

doi:10.1007/s12540-024-01638-4

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저자정보: Van Hung Dao (Korea Research Institute of Standard and Science) Hee Soo Yun (Korea Research Institute of Standard and Science) Jeon Sang Koo (Korea Research Institute of Standard and Science) Jaeyeong Park (Korea Research Institute of Standard and Science) Seung Hoon Nahm (Korea Research Institute of Standard and Science)

저널정보: 대한금속·재료학회 Metals and Materials International Metals and Materials International Vol.30 No.8

발행연도: 2024.8

수록면: 2,143 - 2,157 (15page)

DOI: 10.1007/s12540-024-01638-4

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This study discusses the thermomechanical fatigue (TMF) behavior of a first-generation Ni-based single-crystal superalloy. Tests were conducted for in-phase (IP) and out-of-phase (OP) TMF under identical strain conditions within 450–950 °C. The failure characteristics were investigated by studying the microstructural changes that occur because of TMF damage. During IP TMF, microscopic cracks were initiated at sites concentrated by localized stress within the material, where thegamma prime (γ′)-strength phase was dissolved, reducing the overall strength of the alloy. By contrast, the oxide layer formedon the surface makes it more susceptible to crack formation under OP TMF. The presence of deformation bands along the(111) crystallographic planes was attributed to the promotion of crack growth. The fatigue life of IP TMF was significantlylonger than that of OP TMF. However, this difference decreased as the mechanical strain amplitude increased until a changein the trend occurred for the highest amplitude. The microstructures were analyzed in detail to discuss the differences in thechanges of γ' morphology during IP and OP TMF.

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