Mechanisms of cracking in superalloys
- Reference number
- SM11-0008
- Start and end dates
- 120201-131231
- Amount granted
- 1 190 700 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The objective is to investigate the mechanisms controlling cracking in advanced high strength alloys under the combined effect of load and environment. The aim is improve knowledge of the course of events down to the atomic scale to allow development of materials and methods to master these effects in hot aero engine parts, as well as material models capable of predicting the phenomena. This is crucial for Volvo Aero’s strategy of lighter structural components with increased temperature capability, allowing improvements in engine efficiency and lowering of emissions. The work will be carried out at the Division of Microscopy and Microanalysis at the Department of Applied Physics at Chalmers. During the exchange project microstructual characterization of fatigue tested specimens will be performed using high resolution analytical microscopy techniques such as scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and tomographic atom probe, to understand the events occurring at the crack tip. The expected results include both an advancement of the research front allowed by the new advanced experimental techniques, and deeper understanding, which will be applied at VAC in on-going and future development projects. The knowledge will be transferred to VAC directly through the produced results and through the increased competence of the applicant, who will be employed part-time at VAC during the project to ensure continuous contact and knowledge transfer.
Popular science description
För att minska bränsleförbrukning och utsläpp från flygmotorer och gasturbiner pågår ett ständigt arbete för att öka motortemperaturen och därmed effektiviteten. Den ökade temperaturen gör att samverkan mellan termisk/mekanisk belastning och miljö ökar, vilket ger en accelererad spricktillväxt som måste hanteras i utvecklings- och designarbetet. För att säkra framtida konkurrenskraft inom flygmotor- och gasturbinindustrin krävs förmågan att förutsäga och hantera sprickbeteendet under sådana förhållanden, vilket gör att den vetenskapliga förståelsen av fenomenen är av yttersta vikt. För att förstå de grundläggande orsakerna behövs kunskap om vad som händer i materialen när sprickor växer, hur detta påverkas av omgivningen (t.ex. syre) och hur materialets struktur samverkar med miljön. Detta har studerats under många år, men resultaten har alltid begränsats av den experimentella utrustning som funnits tillgänglig. Dagens instrument tillåter mycket noggrannare analyser med en upplösning på atomnivå, vilket ger helt nya möjligheter. Det föreslagna forskningsprojektet kommer att använda sig av avancerade högupplösande mikroskopi- och mikroanalystekniker för att undersöka hur miljö, last och mikrostruktur samverkar vid sprickspetsen. Syftet är att klarlägga vilka mekanismer som styr spricktillväxten, på atomär skala, och hur det kopplar till materialets struktur och kemi. Det långsiktiga målet är att kunna utveckla nya material eller processer för att möjliggöra framtagandet av mer temperaturtåliga komponenter, men också att lägga grunden för nya materialmodeller som kan förutsäga materialets beteende, och på det sättet skapa konkurrensfördelar för den svenska industrin.