The effect of prior exposure-time on air-environment/creep interactions

Testpieces of Inconel alloy X-750 were exposed to a vacuum of 3 × 10 −2 Pa at 1150° for various times before being creep tested in air at 700°C. Bars of the same alloy were exposed for similar times at the same temperature, but in air, before being manufactured into testpieces and tested in air at the same stress and temperature. The bar-exposed material exhibited a slight improvement in creep resistance with exposure-time, which was due to grain growth. In marked contrast, the testpiece-exposed material showed systematic reductions in creep resistance, time-to-rupture and ductility as the time of prior exposure increased. The cause of this environmental “damage” was a near-surface zone of highly cavitated grain boundaries whose depth increased with time of prior exposure such that its rate of evolution obeyed approximately parabolic kinetics. A mathematical model, based on the micromechanism involved, has been developed and which accurately predicts the experimentally-observed decrease in creep resistance with time of prior exposure. Des pièces d'essai d'un alliage Inconel X-750 ont été portée à 1150°C dans un vide de 3 × 10 −2 Pa pendant différentes durées avant d'être soumises à un essai de fluage dans l'air à 700°C. Des barres du même alliage ont été portées à la même température pendant des temps semblables, mais à l'air, avant d'être usinées en pièces d'essai et testées dans l'air pour les mêmes contrainte et température. Le matériau traité sous forme de barre présentait une légère amélioration de la résistance au fluage en fonction du temps d'exposition, amilioration due a la croissance des grains. Au contraire, le matériau exposé sous forme de pièces d'essai présentait une diminution systématique de la résistance au fluage, de la durée de vie à la rupture et de la ductilité lorsque le temps d'exposition préalable augmentait. La cause de cet endommagement dú à l'environnement était une zone de joints de grains continant de nombreuses cavités; la profondeur de cette zone proche de le surface augmentait avec le temps d'exposition préalable de manière à ce que sa vitesse d'évolution obéisse approximativement à une cinétique parabolique. Nous avons développé un modèle mathématique, reposant sur le micromécanisme mis en jeu, qui permet de prévoir exactement la diminution observée expérimentalement de la résistance au fluage quand le temps d'exposition préalable croît. Testlinge aus der Inconel-Legierung X-750 wurden in einem Vakuum von 3 × 10 −2 Pa bei 1