Microstructural stability of creep reference material Nimonic 75

Nimonic 75, a high-strength nickel-based alloy (sometimes mentioned as superalloy), is a material suitable for high-temperature applications. The alloy had been selected as a reference material for creep testing. Nevertheless, even though the creep behavior of Nimonic 75 has been thoroughly studied, the microstructural evolution during these tests remains a domain yet to be explored. This thesis explores the microstructural evolution of the alloy during aging tests, mainly at the temperature at which reference creep tests are performed. The microstructural stability was also considered at other temperatures. Sets of interrupted aging tests were performed and metallographic, XRD, hardness and eddy current analyses were performed to correlate microstructural changes to results from various properties. Concurrently CALPHAD-based evaluations of the expected phases, their amount and composition were performed to understand potential temperature-related differences in microstructure. A creep test in the reference conditions was also started, to check the effect of the applied stress on microstructural changes occurring in a relatively long time spent at high temperature.

Il Nimonic 75, una lega a base di nichel ad alta resistenza (a volte chiamata una superlega), è un materiale adatto per applicazioni ad alta temperatura. La lega è stata selezionata come materiale di riferimento per i test di creep. Tuttavia, sebbene il comportamento di creep del Nimonic 75 sia stato studiato approfonditamente, l'evoluzione microstrutturale durante questi test rimane un campo ancora da esplorare. Questa tesi esplora l'evoluzione microstrutturale della lega durante i test di invecchiamento, principalmente alla temperatura a cui vengono eseguiti i test di creep di riferimento. La stabilità microstrutturale è stata anche considerata a altre temperature. Sono stati eseguiti set di test di invecchiamento interrotti e sono state condotte analisi metallografiche, di diffrazione dei raggi X, di durezza e di correnti parassite per correlare i cambiamenti microstrutturali ai risultati delle varie proprietà. Contestualmente, sono state effettuate valutazioni basate su CALPHAD delle fasi previste, della loro quantità e composizione per comprendere eventuali differenze legate alla temperatura nella microstruttura. È stato avviato anche un test di creep nelle condizioni di riferimento, per verificare l'effetto dello stress applicato sui cambiamenti microstrutturali che si verificano in un periodo relativamente lungo trascorso a temperature elevate.