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Évolution microstructurale des joints brasés sur l'inconel 718 avec les alliages BNi-2 et PALNICRO 36M

Turner, Daniel (2005). Évolution microstructurale des joints brasés sur l'inconel 718 avec les alliages BNi-2 et PALNICRO 36M. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le présent projet avait pour but d'étudier l'évolution de la microstructure des joints brasés produits à l'aide des alliages BNi-2 (AMS 4777) et PALNICRO 36M en utilisant l'inconel 718 comme substrat. Pour ces deux alliages, des échantillons en «V» ont été brasés sous vide pour des durées de 10, 60 et 120 minutes à des températures de 1050 et 1025°C respectivement. D'autres spécimens ont subi, suite à un brasage standard de 10 minutes, des traitements de diffusion de 10 et 240 minutes légèrement sous les températures de solidus des alliages. Les microstructures ont été caractérisées à l'aide de la microscopie optique, la microscopie électronique à balayage et l'analyse chimique EDS puis par la prise de profils de microdureté à travers les joints brasés. Des mesures de l'écartement maximal des joints correspondant à la zone libre de structures eutectiques et précipités (MBC) ont été prises afin de pouvoir comparer l'évolution de la microstructure entre les différentes conditions analysées.

Titre traduit

Microstructural evolution of braze joints on inconel 718 with braze alloys BNi-2 and PALNICRO 36M

Résumé traduit

The goal of the present project was to study the evolution of the braze joints microstructure produced with two braze alloys, BNi-2 (AMS 4777) and PALNICRO 36M (CPW 475) in using Inconel 718 as substrate. Test specimens were brazed for 10, 60 and 120 minutes while others were subjected to diffusion heat treatments for 10 and 240 minutes following a standard 10 minutes braze cycle. The production of brazed joints having Inconel 718 as base metal constitute a particular challenge attributable mainly to the oxidation susceptibility of this material when heated up to the brazing temperature.

The first step accomplished in conducting this study was to establish a surface preparation method and a brazing technique enabling a full braze coverage of the joints repetitively. Surface preparation techniques such as blasting, acid cleaning and nickel plating were reviewed and adapted to suit Inconel 718 particular requirements. Subsequently, a brazing method was set in order to prevent the specimens' oxidation during the braze cycle and promote molten filler metal flow in the joints. The main step of this study was the microstructural examination of the braze joints produced as mentioned above. Numerous methods were used to characterize the microstructures, namely optical microscopy, scanning electron microscopy including chemical analysis and the microhardness profiles taken across the brazed joints. Maximum brazing clearance measurements (MBC), which correspond to the joint gap free of eutectic phases and precipitates, were taken in order to compare the microstructure evolution between the different conditions analysed.

It has been demonstrated that diffusion brazing cycles of 60 and 120 minutes provide superior results than diffusion heat treatments in terms of MBC values, approximately 90 um instead of 50 um. The microstructure in the centre portion of the joints generally comprises eutectic phases with scattered precipitates, borides and silicides depending upon the alloys used, which completely fill the joints after a 10 minute braze cycle. These very hard structures, which range between 1200 and 3000 HV, cause embritlement and impair the joints mechanical properties. It has also been demonstrated that, although heat treatments and extended braze cycles reduce the volume of such phases in the joints, they do not enable softening of the microstructures. Only areas free of eutectic phases and precipitates, which are solid solutions resulting from a mix of base metal and filler metal elements (MBC) have hardnesses equal or inferior to the base metal and exhibit a certain level of ductility. The results and observations mentioned above are valid for the two braze alloys studied.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [161]-162.
Mots-clés libres: 475, 718, 4777, 36m, Alliage, Ams, Bni-2, Brasage, Brase, Cpw, Evolution, Inconel, Joint, Microstructural, Microstructure, Palnicro, Substrat.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Bocher, Philippe
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 15 févr. 2011 19:38
Dernière modification: 02 nov. 2016 01:46
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/380

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