ATI® 718Plus™ är en nyutvecklad nickelbaserad superlegering. Föregångaren legering 718 har använts i, bland annat, turbindelen i jetmotorer tack vare sin förmåga att bibehålla sin hållfasthet vid höga temperaturer. I takt med att temperaturen i turbinerna succesivt höjts för att öka förbränningsgraden och minska utsläppen har legering 718 visat upp svagheter. Alternativet har varit den dyrare legeringen Waspaloy som dessvärre visat brister vid svetsning. Svetsning är en väl använd tillverkningsmetod vid denna typ av produkter. För att ersätta legering 718 utvecklades ATI® 718Plus™ som ett mer kostnadseffektivt alternativ. Forskning kring superlegeringar sker kontinuerligt för att se hur dessa påverkas av de extrema miljöer de är framtagna för.

I detta arbete undersöks hur en ökad mängd δ-fas påverkar svetsbarheten i ATI® 718Plus™. δ-fasen skiljs ut, bland annat, ur den härdande fasen γ" vid långvarig exponering av höga temperaturer eller när legeringen upplösningsbehandlas upprepade gånger. Detta bedöms kunna inträffa efter upprepade värmebehandlingar vid exempelvis reparationer. δ-fasen påverkar legeringens egenskaper positivt vid små koncentrationer men negativt vid en större närvaro.

Jämförelsen görs mellan ATI® 718Plus™ som upplösningsbehandlats i 954°C under 15 timmar respektive 1 timme. Den längre behandlingen ger upphov till en ökad mängd δ-fas. Därefter genomförs svetsbarhetsprovning med så kallad Varestraintprovning för att jämföra sprickbildningen vid olika töjningar. För att öka beslutsunderlaget genomförs även mätningar av hårdhet och kornstorlek som ofta har en inverkan på svetsbarheten. Undersökning av mikrostrukturen och uppkomna sprickor görs med mikroskop i flera steg.

Svetsbarhetsprovet visar på en ökad sprickbenägenhet vid en större mängd δ-fas. Eftersom hårdhet och kornstorlek skiljer sig minimalt antas δ-fasen påverka svetsbarheten negativt. Hypotesen är att δ-fasens förmåga att omvandlas till Laves föranleder den ökade sprickbildningen i den värmepåverkade zonen. Närvaron av Laves försvagar korngränserna. Denna omvandling bedöms ske vid snabb uppvärmning i samband med svetsning.

ATI® 718Plus™ is a newly developed nickel-based Superalloy. The predecessor, Alloy 718, have been used, among other things, in the turbine part of jet engines due to its ability to maintain its mechanical performance at high temperatures. As the temperature of the turbines is gradually raised to increase the combustion efficiency and reduce emissions, Alloy 718 have disclosed weaknesses. The alternative has been the more expensive alloy Waspaloy which unfortunately shown deficiencies when welded. Welding is a well-used method for this type of products. To replace the Alloy 718, ATI® 718Plus™ was developed as a more cost-effective alternative. Research on Superalloys is done continuously to see how these materials are affected by the extreme environments they are designed for.

This work investigates how an increased amount of δ-phase affects the weldability of ATI® 718Plus™. δ-phase can transform from the strengthening phase γ" at prolonged exposure to high temperatures, when the alloy is solution heat treated repeatedly. This is expected to occur after repeated heat treatments, that is to say, when being repair welded. δ-phase positively affects the properties of alloys at small concentrations, but negative with more presence.

The comparison is made between the ATI® 718Plus™ that has been solution heat treated in 954°C for 15 hours and 1 hour. Longer heat treatment results in an increased amount of δphase. Then a Varestraint weldability testing was carried out to compare the crack propagation at different strains. In order to increase the decision base, measurements of hardness and grain size are also implemented as this normally are important factors that affects the weldability. Investigation of microstructure and resulting cracks are carried out using microscopy.

Weldability test shows an increased susceptibility to hot cracking with more presence of δ-phase. Because hardness and grain size differ minimally the δ-phase is assumed to negatively affect weldability. The hypothesis is that the δ-phase's ability to transform to Laves prompts the crack propagation in the heat-affected zone. The presence of Laves weakens the grain boundaries. This transformation is expected to take place at rapid heating during the welding process.