L’Inconel 718 est un superalliage base nickel, élaboré dans les années 60, utilisé dans la fabrication de pièces pour les parties chaudes des moteurs d’avion. Il acquiert ses propriétés mécaniques et sa microstructure finale au cours du procédé de mise en forme appelé forgeage à chaud. La maîtrise de ce procédé nécessite de comprendre l’interaction entre les phénomènes d’écrouissage et de recristallisation dynamique tout en intégrant l’influence de diverses conditions thermomécaniques. Cette étude s’est focalisée, expérimentalement, sur les phénomènes liés au forgeage à chaud en mise en forme unipasses et multipasses super-δ-solvus (1050 °C). Afin de les caractériser, des essais de compression ont été réalisés à l’échelle de pions. Des trempes à l’hélium, après déformation, ont permis de figer les microstructures dans le but de comprendre leur évolution en fonction des paramètres thermomécaniques (ε, et T). Des observations ont ensuite été réalisées expérimentalement : microscopie optique et à balayage, EBSD et diffraction des neutrons. Une attention particulière a été portée sur l’évolution de la phase δ, influençant indirectement les propriétés mécaniques de l’alliage, au cours de traitements thermiques puis thermomécaniques. La quantification ainsi que la détermination des cinétiques d’évolution statiques et dynamiques de cette phase a permis de mieux comprendre son influence au cours du forgeage sub-δ-solvus (980 °C). Un chaînage séquentiel a été développé entre deux modèles, l’un de plasticité cristalline implémenté dans un code éléments finis (CPFEM) et l’autre de recristallisation, implémenté dans un code automates cellulaires. Ce chaînage séquentiel permet de décrire les évolutions de champs mécaniques et de microstructures au cours du forgeage à chaud et a été validé par une comparaison avec les résultats expérimentaux. MOTS CLÉS : forgeage à chaud, Inconel 718, recristallisation dynamique, mise en forme multipasses, phase δ, plasticité cristalline (CPFEM), automates cellulaires, chaînage séquentiel, agrégats polycristallins 3D. / Developed in the 60’s, the nickel-base superalloy, Inconel 718, is widely used for hot parts of aircraft engines. The hot forging process confers to the alloy its final microstructure and its mechanical properties. The control of the process requires a deep knowledge of the interactions between the hardening phenomena and the dynamic recrystallization for the various thermomechanical conditions which are used. The present study mainly focuses on the experimental characterization of the phenomena linked to hot forging in the super-δ-solvus domain (1050 °C), as well for a single pass process as for a multipass one. Hot compression tests are used to simulate forging. After deformation, samples are helium quenched in order to freeze the microstructure that allows understanding its evolution as a function of the thermomechanical parameters (ε, and T). Microstructure analyses have then been performed using optical and scanning microscopy, EBSD, and neutron diffraction. A specific attention is paid on the study of the -phase evolution as it has a direct influence on the mechanical properties of the alloy. Its evolution is followed along thermal and thermomechanical treatments. The measure of the static and dynamic precipitation kinetics has led to a better understanding of the -phase role during hot forging at temperatures below solvus (980 °C). A sequential coupling is developed, based on two models; the first one is a crystal plasticity model implemented in a finite element code (CPFEM), the second one being a modeling of recrystallization using a cellular automata approach. The coupling allows the evolutions of the mechanical fields and the microstructure to be simulated during hot forging. The numerical results fit correctly most of the experimental data, mechanical and structural.

Superligas à base de níquel vêm sendo extensivamente utilizadas em diversas aplicações nas indústrias devido ao excelente comportamento mecânico e anticorrosivo. No entanto, essas ligas possuem certas particularidades que levam à necessidade de desenvolvimento de técnicas de inspeção e caracterização metalúrgica, como forma de garantir a integridade estrutural dos componentes fabricados com essas ligas. Neste trabalho, a técnica de correntes parasitas foi aplicada à superligas à base de níquel com duas propostas distintas: 1) Em um primeiro momento foi realizado o estudo da evolução microestrutural da liga Inconel 718 durante o processo de envelhecimento através da combinação do ensaio por correntes parasitas, análise de difração de raios-X, análise metalográfica, medidas de dureza e tamanho de grão. As medidas foram realizadas em amostras submetidas a diferentes ciclos de tratamentos térmicos variando entre 620-1035°C. Os resultados mostraram que as diferentes microestruturas do Inconel 718 têm efeitos distintos na condutividade elétrica quando medidos através da técnica de correntes parasitas. A influência da microestrutura na condutividade pode ser mostrada sendo devido à competição de dois efeitos sobre o espalhamento de elétrons: a purificação da matriz e a morfologia, distribuição e tamanho dos precipitados. A combinação dos valores de dureza e condutividade elétrica provou ser uma forma rápida e prática de determinar o nível de envelhecimento da liga; 2) Em um segundo momento foi desenvolvido um processo de otimização de sensores através de modelagem por elementos finitos (MEF). Através de uma metodologia de otimização, os parâmetros de construção e operação de um sensor foram otimizados para inspeção de defeitos superficiais e subsuperficiais esperados em materiais cladeados com Inconel 625. O sensor com a geometria ótima foi construído e testado a fim de verificar a eficiência do processo de otimização. Uma ótima correlação entre os resultados numéricos e experimentais foi encontrada e o sensor ótimo se mostrou eficiente na inspeção de pequenos defeitos superficiais e subsuperficiais na liga Inconel 625 quando operado nas frequências apropriadas. / Nickel-based superalloys have been extensively used in various industries due to its unique mechanical and corrosion behavior. However, these alloys show particular characteristics which lead to the need for specific inspection and metallurgical characterization techniques in order to ensure the structural integrity of components manufactured from these alloys. In this work , the eddy current technique was applied to nickel-base superalloys with two aims: 1 ) Firstly, the microstructural evolution of Inconel 718 during aging processes has been studied through a combination of eddy current testing, X-ray diffraction analysis, metallography, hardness and grain size measurements. Measurements were carried out in samples subjected to different heat treatment cycles between 620-1035°C. Results show that different microstructures of Inconel 718 have a distinguishable effect on electrical conductivity when this is measured through an appropriately sensitive technique (i.e. eddy current testing). The influence of microstructure on conductivity could be shown to be due to the competition between two effects on the scattering of electrons: matrix purification and precipitate size, distribution and morphology. A combination of hardness values and electrical properties proved to be a fast and practical way of determining the stage of aging of the alloy; 2) An optimization method of eddy current sensor design was developed through finite element modeling (FEM). Through a methodology of optimization, the construction and operation parameters of the sensor were optimized for inspection of superficial and subsuperficial defect, commonly found in weld overlay Inconel 625 claddings. A prototype of this sensor with the optimum geometry was built and tested on blocks identical to those considered in the models in order to verify the efficiency of the optimization process. A very good agreement between numerical and experimental results was found. Moreover, the optimal sensor was efficient to detect small surface and subsurface defects in Inconel 625 when operated at appropriate frequencies.

A nacionalização de componentes para a indústria nuclear é de grande importância para o Brasil não só pela diminuição de custo como também pela absorção de tecnologia incorporada no desenvolvimento dos materiais e processos envolvidos. A grade espaçadora fabricada em tiras de Inconel 718 e soldada por feixe de elétrons é um desses componentes que não são fabricados no Brasil e constituem papel fundamental na estrutura do Elemento Combustível. Na realização deste projeto foram empregadas tiras de Inconel 718, fornecidas pelas Indústrias Nucleares do Brasil S.A. - INB. Inicialmente as tiras no estado anterior à soldagem foram caracterizadas através de análise química, ensaios de tração e avaliação microestrutural por microscopia óptica e eletrônica. Após montagem das tiras em arranjos adequados para execução dos ensaios, os corpos de prova foram soldados por feixe de elétrons em vácuo (<= 5?10-4 mbar) variando-se os principais parâmetros envolvidos no processo, como a corrente do feixe, corrente de focalização e tempo de soldagem. As juntas soldadas foram avaliadas quanto à geometria do cordão obtido e mecanicamente através de ensaio de dureza e de cisalhamento, objetivando determinar a força máxima anterior à ruptura. Este último realizou-se em uma máquina de tração convencional usando corpo de prova adaptado. Também foram realizadas avaliações por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV) acoplada a um espectrômetro de massa por energia dispersiva (EDS) para evidenciar as principais características microestruturais do cordão de solda, como a presença e morfologia das fases constituintes e a extensão e zonas de transição presentes. Posteriormente à definição dos parâmetros de soldagem a serem empregados, foram realizados tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento para diferentes ciclos térmicos. As amostras resultantes dos diferentes ciclos térmicos também foram caracterizadas através dos procedimentos descritos anteriormente, com o objetivo de se definir quais condições aplicadas no tratamento térmico resultaram em propriedades mais adequadas ao produto. A partir dos resultados obtidos, tornou-se possível correlacionar a influência da soldagem e do tratamento térmico com a evolução da microestrutura e das propriedades mecânicas avaliadas. Tais resultados auxiliarão na definição de parâmetros de processo a serem empregados pelas Indústrias Nucleares do Brasil S.A. na fabricação do componente citado. / The nationalization of componets for the nuclear industry is very important to Brazil, not only for the cost reduction, but also for the technological gain when materials and process are developed. The spacer grid fabricated with Inconel 718 and welded by electron beam is one of this components which is not fabricated in Brazil and it is a very important constituent of the fuel assembly structure. On the development of this project it were employed Inconel 718 straps, supplied by Indústrias Nucleares do Brasil S.A. - INB. Initially, before the welding phase, the straps were characterized by chemical analysis, tensile tests and microstructural evaluation using optical and electron microscopy. After the assembly of the straps in an adequate arrangement for execution of the tests, the test specimen were welded by electron beam in a vacuum (<= 5?10-4 mbar) and the main process parameters were ranged, like the beam current, focusing current and the welding time. The welded joints were evaluated according with the obtained weld filet geometry and it were also mechanically evaluated by the hardness and shear tests, aiming to determine the maximum force before collapse. The shear test was performed on a conventional tensile test machine using an adaptative test specimen. It were done, also, evaluations by optical and scanning electron microscopy (SEM) connected with Energy Dispersive Spectrometry (EDS), to evidence the main microstructural characteristics of the weld filet, like the presence and morfology of the constituent phases, and the presence of transition zones. After the definition of these weld parameters to be employed, it were done annealing and aging thermal treatments for differents thermal cycles. The resultings samples of the differents thermal cycles were also characterized by the procedures described earlier, with the purpose to define which condition used for the thermal treatment resulted in more suitable properties for the product. With the obtained results, it become possible to correlate the influence of welding and the thermal treatment with the microstructural evolution and the evaluated mechanical properties. Such results will help Indústrias Nucleares do Brasil S.A. - INB to define the employed parameters in the manufacture process of this component.

Introduction Annealed Inconel 718 alloy was chosen for the beam window at the Los Alamos Neutron Science Center (LANSCE) Isotope Production Facility (IPF) [1]. The window was replaced after 5 years of operation. Mechanical properties and microstructure changes were measured to assess its expected lifetime. Material and Methods A cutting plan was developed based on the IPF rasterred beam profile (FIG. 1). 3-mm OD samples were cut out from the window and thinned to 0.25-mm thick. Shear punch tests were per-formed at 25 °C on 21 samples to quantify shear yield, ultimate shear stress, and ductility. From 1-mm OD, 0.25-mm thick shear punched out disks, 4 TEM specimens of ~30×10×2 μm were obtained using standard FIB lift-out techniques. TEM was performed on an FEI Tecnai TF30-FEG operating at 300 kV. Results and Conclusions TABLE 1 shows MCNPX tally results of accumulated dpa, He and H content from both protons and neutrons fluences and ANSYS steady-state irradiation temperature for the 3-mm OD samples [2]. These peak values are at the peak density of Typically increases in shear yield and shear maximum stress occur with increasing dose. In this case, highest shear yield and ultimate stress was on the lowest dose samples at the outer edge (FIG. 2). Optical microscopy images of the fracture surfaces on the shear punched out disks show no significant change in the fracture mode or reduction in ductility in the un-irradiated, high and low dose irradiated samples. One un-irradiated and 4 irradiated samples (5, E, 16 and 19) were selected for TEM analysis. Figure 3 shows bright field TEM images of an un-irradiated, high and low dose irradiated samples. Un-irradiated sample shows some dislocations and some large precipitates. The high dose sample #5 (~11 dpa, 122 oC) shows small loops and dislocations (left and center images) and no γ\' or γ\'\' precipitates in SAD from z = [011] (right image). Low dose sample #19 (~0.7 dpa, 40 oC) shows a high density of dislocation loops (left image), high density of H/He bubbles (center image) and presence of γ\'\' precipitates in SAD from z = [011] (right image). Radiation induced-hardening is highest at the low dose region in the outer most edge. The hardening from γ\'\' precipitates is determined to be more pronounced than that from trapped bubbles. The lack of significant hardening in the highest dose region is attributed to a lower dis-location density and no γ” precipitates or bubbles [3]. Identification of H or He bubbles and the higher accumulation of these bubbles in the low dose region (no direct beam hitting) warrant further studies. Despite the evidence of irradiation-induced hardening, this spent beam window appears to retain useful ductility after 5 years in service. At the conclusion of 2013 run cycle, the current in-service beam window had reached the same dpa as of the spent window. We plan to extend the service of the current in-service window until it reaches its intended design threshold limit of ~20 dpa (in the highest dose region). Additional measurements at higher dpa values will enable better decision-making in managing risks of the window failure.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre-textuais.pdf: 171651 bytes, checksum: a309ff6855712fbbba44e6c5a10fefd0 (MD5) Previous issue date: 2006-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work is to evaluate the corrosion resistance of Brass C360 samples coated with INCONEL 600 films, obtained by the plasma at configuration Triodo agnetron Sputtering (TMS) technique. In order to compare had been deposited films with different parameters (time of deposition and potential to the substrate) obtaining coatings with different characteristics (thicknesses, density, porosity and stress in film). Brass samples electrochemical behavior was investigated by the consist of polarize the samples of immersed test in a solution of NaCl 3.5%, to evaluate the corrosion resistance of the samples. The results show that all INCONEL 600 the films improved its corrosion resistance to the Brass substrate being more efficient the films with more time of deposition and more potential applied in the substrate. / O objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão de amostras de Latão C360 recobertas com filmes de INCONEL 600, via plasma na configuração Triodo Magnetron Sputtering (TMS). Para fins comparativos foram depositados filmes com diferentes parâmetros (tempo de deposição e potencial no substrato), gerando revestimentos com diferentes características (espessuras, densidade, porosidade e tensão no filme). Investigou-se o comportamento das amostras de latão e seus revestimentos em ensaios eletroquímicos, que consistem em polarizar os corpos de prova imersos numa solução de NaCl 3,5%, para avaliar a resistência à corrosão das amostras. Os resultados obtidos mostram que todos os filmes de INCONEL 600 melhoram a resistência à corrosão do Latão, sendo mais eficientes os filmes com maior tempo de deposição e maior potencial (em módulo) aplicado no substrato.

Superligas à base de níquel vêm sendo extensivamente utilizadas em diversas aplicações nas indústrias devido ao excelente comportamento mecânico e anticorrosivo. No entanto, essas ligas possuem certas particularidades que levam à necessidade de desenvolvimento de técnicas de inspeção e caracterização metalúrgica, como forma de garantir a integridade estrutural dos componentes fabricados com essas ligas. Neste trabalho, a técnica de correntes parasitas foi aplicada à superligas à base de níquel com duas propostas distintas: 1) Em um primeiro momento foi realizado o estudo da evolução microestrutural da liga Inconel 718 durante o processo de envelhecimento através da combinação do ensaio por correntes parasitas, análise de difração de raios-X, análise metalográfica, medidas de dureza e tamanho de grão. As medidas foram realizadas em amostras submetidas a diferentes ciclos de tratamentos térmicos variando entre 620-1035°C. Os resultados mostraram que as diferentes microestruturas do Inconel 718 têm efeitos distintos na condutividade elétrica quando medidos através da técnica de correntes parasitas. A influência da microestrutura na condutividade pode ser mostrada sendo devido à competição de dois efeitos sobre o espalhamento de elétrons: a purificação da matriz e a morfologia, distribuição e tamanho dos precipitados. A combinação dos valores de dureza e condutividade elétrica provou ser uma forma rápida e prática de determinar o nível de envelhecimento da liga; 2) Em um segundo momento foi desenvolvido um processo de otimização de sensores através de modelagem por elementos finitos (MEF). Através de uma metodologia de otimização, os parâmetros de construção e operação de um sensor foram otimizados para inspeção de defeitos superficiais e subsuperficiais esperados em materiais cladeados com Inconel 625. O sensor com a geometria ótima foi construído e testado a fim de verificar a eficiência do processo de otimização. Uma ótima correlação entre os resultados numéricos e experimentais foi encontrada e o sensor ótimo se mostrou eficiente na inspeção de pequenos defeitos superficiais e subsuperficiais na liga Inconel 625 quando operado nas frequências apropriadas. / Nickel-based superalloys have been extensively used in various industries due to its unique mechanical and corrosion behavior. However, these alloys show particular characteristics which lead to the need for specific inspection and metallurgical characterization techniques in order to ensure the structural integrity of components manufactured from these alloys. In this work , the eddy current technique was applied to nickel-base superalloys with two aims: 1 ) Firstly, the microstructural evolution of Inconel 718 during aging processes has been studied through a combination of eddy current testing, X-ray diffraction analysis, metallography, hardness and grain size measurements. Measurements were carried out in samples subjected to different heat treatment cycles between 620-1035°C. Results show that different microstructures of Inconel 718 have a distinguishable effect on electrical conductivity when this is measured through an appropriately sensitive technique (i.e. eddy current testing). The influence of microstructure on conductivity could be shown to be due to the competition between two effects on the scattering of electrons: matrix purification and precipitate size, distribution and morphology. A combination of hardness values and electrical properties proved to be a fast and practical way of determining the stage of aging of the alloy; 2) An optimization method of eddy current sensor design was developed through finite element modeling (FEM). Through a methodology of optimization, the construction and operation parameters of the sensor were optimized for inspection of superficial and subsuperficial defect, commonly found in weld overlay Inconel 625 claddings. A prototype of this sensor with the optimum geometry was built and tested on blocks identical to those considered in the models in order to verify the efficiency of the optimization process. A very good agreement between numerical and experimental results was found. Moreover, the optimal sensor was efficient to detect small surface and subsurface defects in Inconel 625 when operated at appropriate frequencies.

As descobertas de novas jazidas de petrÃleo com Ãndices de acidez cada vez maiores fizeram com que as unidades de refino de Ãleos crus utilizassem instalaÃÃes modificadas e adaptadas para essa condiÃÃo. Visando aumentar a resistÃncia à corrosÃo e a reduzir o risco de falha durante a operaÃÃo sÃo empregados os aÃos liga do tipo Cr-Mo, A-213 T-9 (9%Cr e 1%Mo) nos tubos de fornos nas usinas de refino configurando os tubos ASTM A335 GR P 9, conforme API RP-530, projetados para serviÃo contÃnuo em meios contendo sulfeto e elevada temperatura. Esses tubos sÃo revestidos internamente com alumÃnio e soldados atravÃs do processo de soldagem TIG, tendo como passe raiz liga de nÃquel, Inconel 625, vareta ER-NiCrMo-3 e preenchimento com eletrodo E 505. Dessa forma, estudou-se o comportamento da liga de nÃquel depositada na uniÃo dos tubos, suas propriedades e realizou-se a caracterizaÃÃo de fases presentes no material apÃs o envelhecimento. Para isto, utilizou-se amostras de 02 tubos A-213 T-9 revestidos com alumÃnio e unidos por solda nas mesmas condiÃÃes dos tubos dos fornos das unidades de refino de petrÃleo. As amostras foram expostas as temperaturas no intervalo de operaÃÃo (500ÂC à 700ÂC) por perÃodos de 10h, 100h, 500h e 1000h. / The discoveries of new oil deposits with right rates acidity caused the refining units of crudes use facilities modified and adapted to this condition. In order to increase the corrosion resistance and reduce the risk of failure during the operation are used alloy steels of type Cr-Mo, A-213 T-9 (9%Cr e 1%Mo) in the tubes in refining plants configuring tubes ASTM A335 GR P 9, as API RP-530, designed for continuous service in media containing sulfide and high temperature. These tubes are coated with aluminum and welded by TIG welding process, with the root password nickel alloy, Inconel 625, welding rod ER-NiCrMo-3 and fill electrode E 505. Thus, it studied the behavior of nickel alloy deposited on the union of the tubes, their properties and has been the characterization of phases present in the material after aging. For this, we used samples from 02 tubes A-213 T-9 coated with aluminum and welded together under the same conditions of the tubes of the furnaces of the units of petroleum refining. The samples were exposed to temperatures in the range of operation (500  C to 700  C) for periods of 10h, 100h, 500h e 1000h.

As superligas a base de níquel apresentam limitações para uso em temperaturas acima de 600 °C. Por este motivo, os revestimentos protetivos podem ser usados como barreiras para evitar a propagação de nucleação e fissuras. O presente trabalho tem por objetivo avaliar as propriedades mecânicas em altas temperaturas de amostras nitretadas por plasma da superliga INCONEL 625 foram realizados ensaios de tração e fluência em amostras com e sem tratamento. Nos ensaios de tração, nas temperaturas de 200 a 700 °C, o material apresentou uma oscilação nos valores de tensão a partir do início da deformação plástica. Este comportamento da curva tensão-deformação serrilhada pode estar associado com a difusão de um soluto intersticial ou pela difusão de átomos substitucionais ou pelo envelhecimento da deformação dinâmica (DSA). Em 600 °C, o aumento da taxa de deformação promoveu um aumento da amplitude e da frequência de oscilação da tensão. Sob níveis de tensões intermediários ou elevados o mecanismo de fluência dominante da liga Inconel 625 foi por escorregamento de discordâncias mostrando-se semelhante ao de muitos metais puros e ligas de soluções sólidas. / Nickel-based superalloys have limitations for use at temperatures above 600 °C. For this reason, protective coatings can be used as barriers to avoid both nucleation and crack propagation. Thus, to evaluate the mechanical properties at high temperatures of plasma nitrided samples of the INCONEL 625 superalloy, tensile and creep tests were performed on samples with and without treatment. In the tensile tests at temperatures of 200 to 700 °C the material showed an oscillation in the tension values from the beginning of the plastic deformation. This behavior of the serrated strain-strain curve may be associated with the diffusion of an interstitial solute or by the diffusion of substitutional atoms or by dynamic strain aging effect. At 600 °C, the increase in strain rate promoted an increase of the amplitude and oscillation frequency of the stress. Under levels of intermediate of elevated stresses, the dominant creep mechanism of the Inconel 625 alloy was like that of many pure metals and alloys of solid solutions which is by slippage of dislocations.

Les motoristes aéronautiques doivent répondre à de nouvelles demandes de certifications en tolérance aux dommages. Ils doivent en particulier démontrer que la présence de petites anomalies de surface, pouvant être introduites lors d’opérations de maintenance, ne mène pas à la rupture des pièces les plus critiques de leurs moteurs. Cette étude concerne la caractérisation de la nocivité d’anomalies de surface de type rayure et choc sur la tenue en fatigue du superalliage à base Nickel Inconel 718 sous sa version Direct Aged. Une campagne d’essais expérimentaux a permis d’évaluer l’influence de la contrainte maximale, de la température, du type et de la profondeur des anomalies de surface sur leur durée de vie en fatigue. Une étude expérimentale et numérique approfondie de la méthode de suivi de la différence de potentiel a conduit à une bonne maîtrise de cet outil de détection de l’amorçage et de suivi de la fissuration. Son utilisation a ainsi révélé que l’amorçage de fissure est très rapide à partir de rayures et de chocs mais que la vitesse de propagation dans les premiers stades de fissuration est ralentie. Des essais spécifiques ont alors été développés pour identifier la source physique des phénomènes observés. L’utilisation d’un traitement thermique a notamment permis de mettre en avant l’influence prédominante des contraintes résiduelles de compression générées lors de l’introduction des anomalies. Différentes méthodes expérimentales et numériques ont été testées pour les quantifier et des pistes de modélisations ont été mises en avant pour prédire de manière fiable la durée de vie en fatigue d’anomalies de surface de type rayure et choc. / Aircraft engine manufacturers have to meet with new certification requirements in damage tolerance. In particular they have to demonstrate that the presence of small surface anomalies introduced on engine parts during maintenance operations in critical areas do not lead to failure during service life. This study was undertaken to characterize the harmfulness of scratch and dent type surface anomalies on the fatigue life of the Nickel based superalloy Direct Aged Inconel 718.The influence of maximal stress, temperature, type and depth of surface anomalies was evaluated in a large series of experiments. An experimental and numerical in-depth study of the potential drop technique led to a good control of this tool and allowed to efficiently detect crack initiation and to measure the crack propagation. Indeed, the use of this technique has revealed that the crack initiation from scratches and dents is very rapid but that the first stages of crack growth are delayed.Specific tests were then performed to identify the physical origin of the observed phenomenon. A heat treatment was used to show that the compressive residual stresses created during the introduction process of surface anomalies have a great influence on the fatigue life. Different experimental and numerical techniques were used to quantify these residual stresses and some directions were identified to establish a new model able to predict the fatigue life of scratch and dent type surface anomalies.

Superligas à base de níquel vêm sendo extensivamente utilizadas em diversas aplicações nas indústrias devido ao excelente comportamento mecânico e anticorrosivo. No entanto, essas ligas possuem certas particularidades que levam à necessidade de desenvolvimento de técnicas de inspeção e caracterização metalúrgica, como forma de garantir a integridade estrutural dos componentes fabricados com essas ligas. Neste trabalho, a técnica de correntes parasitas foi aplicada à superligas à base de níquel com duas propostas distintas: 1) Em um primeiro momento foi realizado o estudo da evolução microestrutural da liga Inconel 718 durante o processo de envelhecimento através da combinação do ensaio por correntes parasitas, análise de difração de raios-X, análise metalográfica, medidas de dureza e tamanho de grão. As medidas foram realizadas em amostras submetidas a diferentes ciclos de tratamentos térmicos variando entre 620-1035°C. Os resultados mostraram que as diferentes microestruturas do Inconel 718 têm efeitos distintos na condutividade elétrica quando medidos através da técnica de correntes parasitas. A influência da microestrutura na condutividade pode ser mostrada sendo devido à competição de dois efeitos sobre o espalhamento de elétrons: a purificação da matriz e a morfologia, distribuição e tamanho dos precipitados. A combinação dos valores de dureza e condutividade elétrica provou ser uma forma rápida e prática de determinar o nível de envelhecimento da liga; 2) Em um segundo momento foi desenvolvido um processo de otimização de sensores através de modelagem por elementos finitos (MEF). Através de uma metodologia de otimização, os parâmetros de construção e operação de um sensor foram otimizados para inspeção de defeitos superficiais e subsuperficiais esperados em materiais cladeados com Inconel 625. O sensor com a geometria ótima foi construído e testado a fim de verificar a eficiência do processo de otimização. Uma ótima correlação entre os resultados numéricos e experimentais foi encontrada e o sensor ótimo se mostrou eficiente na inspeção de pequenos defeitos superficiais e subsuperficiais na liga Inconel 625 quando operado nas frequências apropriadas. / Nickel-based superalloys have been extensively used in various industries due to its unique mechanical and corrosion behavior. However, these alloys show particular characteristics which lead to the need for specific inspection and metallurgical characterization techniques in order to ensure the structural integrity of components manufactured from these alloys. In this work , the eddy current technique was applied to nickel-base superalloys with two aims: 1 ) Firstly, the microstructural evolution of Inconel 718 during aging processes has been studied through a combination of eddy current testing, X-ray diffraction analysis, metallography, hardness and grain size measurements. Measurements were carried out in samples subjected to different heat treatment cycles between 620-1035°C. Results show that different microstructures of Inconel 718 have a distinguishable effect on electrical conductivity when this is measured through an appropriately sensitive technique (i.e. eddy current testing). The influence of microstructure on conductivity could be shown to be due to the competition between two effects on the scattering of electrons: matrix purification and precipitate size, distribution and morphology. A combination of hardness values and electrical properties proved to be a fast and practical way of determining the stage of aging of the alloy; 2) An optimization method of eddy current sensor design was developed through finite element modeling (FEM). Through a methodology of optimization, the construction and operation parameters of the sensor were optimized for inspection of superficial and subsuperficial defect, commonly found in weld overlay Inconel 625 claddings. A prototype of this sensor with the optimum geometry was built and tested on blocks identical to those considered in the models in order to verify the efficiency of the optimization process. A very good agreement between numerical and experimental results was found. Moreover, the optimal sensor was efficient to detect small surface and subsurface defects in Inconel 625 when operated at appropriate frequencies.