HARDENING ANISOTROPY OF γ/γ′ SUPERALLOY SINGLE CRYSTALS—Ⅰ. EXPERIMENTAL ESTIMATES AT 650℃ FROM A HOMOGENEOUS ANALYSIS

摘要

L'anisotropie d'écrouissage, en chargement quasi statique, des monocristaux de superalliages γ/γ′ est expérimentalement étudiée et analysée selon une description de l'écrouissage intracristallin à l'échelle des densités et interactions de dislocations, et sans prise en compte de la nature biphasée du matériau. Une matrice de coefficients d'écrouissage est estimée à partir d'essais monotones et séquentiels à 650℃ sur des monocristaux orientés selon les directions <001>, <011> et <111> de deux alliages proches en composition et structure. Cette analyse de l'écrouissage distingue trois types de systèmes de glissement ayant tous le type de direction de glissement <110>: les systèmes octaédriques avec une direction facile ou difficile de mouvement des dislocations, et les systèmes cubiques. Les interactions estimées entre ces paires de systèmes séparent, dans chacun des trois groupes de systèmes, un coefficient coplanaire (incluant l'auto interaction) d'un coefficient non coplanaire. Dans son ensemble, l'anisotropie d'écrouissage des monocristaux de superalliage apparaît à cette température intermédiaire de l'ordre de celle des métaux purs c.f.c. les plus anisotropes, essentiellement en raison de l'asymétrie d'écrouissage sur les systèmes octaédriques. Si cette asymétrie est moyennée, l'anisotropie d'écrouissage résiduelle chute au niveau de celle des métaux c.f.c. de haute énergie de faute d'empilement. Ces estimations quantitatives sont limitées par la validité de l'hypothèse de comportement homogène pour une telle structure biphasée. Des analyses prenant en compte à la fois la structure cristalline et la nature biphasée de ces superalliages feront l'objet d'une Partie Ⅱ.%The hardening anisotropy, in quasi static loading, of γ/γ′ superalloy single crystals is experimentally investigated and analyzed.according to a description of crystal hardening at the dislocation density and interaction scale, and regardless of the two-phase nature of the material. A matrix of hardening coefficients is estimated from monotonous and sequential loadings at 650℃ on <001>, <011>, <111> oriented samples of two different alloys with similar compositions and structures. This hardening analysis distinguishes three types of slip systems all having the <110> type slip direction: octahedral systems with an easy or an uneasy dislocation motion direction, and cubic systems. The estimated interactions between these system pairs separate, within each of the three system groups, a coplanar (including self interaction) coefficient with a non coplanar one. As a whole, the superalloy single crystal hardening anisotropy at this medium temperature comes out comparable to one of the most anisotropic pure f.c.c. metals, mainly because of the hardening asymmetry on the octahedral systems. If the asymmetry is averaged, the remaining anisotropy falls down to the anisotropy level of high stacking fault energy f.c.c. metals. These quantitative estimates are limited by the questionable assumption of homogeneous behaviour for such a two-phase crystal structure. Analyses accounting for both the crystalline structure and the two-phase nature of these superalloys will be the purpose of the forthcoming Part Ⅱ.