Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc trưng vi cấu trúc của quá trình chuyển tiếp từ mạng lập phương trung tâm mặt đến mạng chóp lục giác trong hợp kim nền cobalt và ảnh hưởng của nó đến độ bền cơ học
Tóm tắt
Bài báo chỉ ra rằng quá trình chuyển tiếp từ mạng lập phương trung tâm mặt (fcc) sang mạng chóp lục giác (hcp) trong hợp kim nền cobalt xảy ra thông qua cơ chế nucleation và gia tăng trong quá trình lão hóa nhiệt cũng như thông qua cơ chế martensitic do ứng suất gây ra. Quá trình chuyển tiếp này được thúc đẩy bởi nồng độ tương đối cao của các nguyên tố ổn định hcp mạnh, đặc biệt là W và Cr, và nồng độ tương đối thấp của các nguyên tố ổn định fcc, đặc biệt là Ni. Thành phần như vậy được chứng minh là tạo ra năng lượng sai lệch xếp lớp khoảng 7 mJ/m2 trong pha fcc, tương đương với sự khác biệt về năng lượng tự do giữa hai pha và được coi là khá thấp so với các hợp kim nền cobalt khác. Cả hai quá trình chuyển tiếp do nhiệt và do ứng suất đều cho thấy sự tăng cường đáng kể với sự mất mát đáng kể về tính dẻo; tuy nhiên, hiệu ứng này rõ rệt hơn trong trường hợp chuyển tiếp do ứng suất do sự hình thành của các cặp biến dạng bên cạnh pha hcp. Kết quả của nghiên cứu có thể có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế các hợp kim nền cobalt ổn định hơn trước quá trình chuyển tiếp từ fcc sang hcp.
Từ khóa
#hợp kim cobalt #chuyển tiếp fcc-hcp #cơ trường #năng lượng sai lệch xếp lớp #độ bền cơ họcTài liệu tham khảo
L. Remy, A. Pineau, Twinning and strain-induced fcc → hcp transformation on the mechanical properties of Co-Ni-Cr-Mo alloys. Mater. Sci. Eng. 26, 123–132 (1976)
M. Raghavan, B.J. Berkowitz, Strain induced transformation in MP alloys. Scripta Metall. 14, 1009–1012 (1980)
M. Raghavan, B.J. Berkowitz, R.D. Kane, A transmission electron microscopic investigation of phase transformations in MP35N. Metall. Trans. A 11A, 203–207 (1980)
K. Rajan, Phase transformations in a wrought Co-Cr-Mo-C alloy. Metall. Trans. A A13, 1161–1166 (1982)
A.D.J.S. Garcia, A.M. Medrano, A.S. Rodriguez, Formation of HCP martensite during the isothermal aging of an FCC Co-27Cr-5Mo-0.05C orthopedic implant alloy. Metall. Trans. A A30, 1177–1184 (1999)
H.M. Tawancy, V.R. Ishwar, B.E. Lewis, On the fcc → hcp transformation in a cobalt-base superalloy (Haynes alloy No. 25). J. Mater. Sc. Lett. 5, 337–341 (1986)
A.M. Beltran, Cobalt base alloys, in Superalloys II, ed. by C.T. Sims, N.S. Stoloff, W.C. Hagel (Wiley, New York, 1987), pp. 135–163
R. Lizarraga, F. Pan, L. Bergqvist, E. Holmstrom, Z. Gercsi, L. Vitos, First principles theory of the hcp-fcc phase transition in cobalt, Sci. Rep. 7 (2017) Article Number 3378
F.X. Zhang, S. Zhao, K. Jin, H. Bei, D. Popov, C. Park, J.C. Neuefeind, W.J. Weber, Y. Zhang, Pressure-induced fcc to hcp transition in Co-based high entropy solid-solution alloys, Appl. Phys. Lett. 110 (2017) Article Number 011902
E. Vacchieri, A. Costa, G. Roncallo, G. Cacciamani, Service induced fcc → hcp martensitic transformation in a Co-based superalloy. Mater. Sci. Technol. 33, 1100–1107 (2017)
P.A. Rashidi, H. Arabi, S.M. Abbasi, Effect of cold rolling on mechanical properties of Haynes 25 cobalt-based superalloy. Metall. Mater. Eng. 23, 31–45 (2017)
M. Knezevic, J.S. Carpenter, M.L. Lovato, R.J. McCabe, Deformation behavior of the cobalt-based superalloy Haynes 25: experimental characterization and crystal plasticity modeling. Acta Mater. 63, 162–168 (2014)
Y. Koizumi, S. Suzuki, K. Yamanaka, B. Lee, K. Sato, Y. Li, S. Kurosu, H. Matsumoto, A. Chiba, Strain-induced martensitic transformation near twin boundaries in a biomedical Co-Cr-Mo alloy with negative stacking fault energy. Acta Mater. 61, 1648–1661 (2013)
D. Mukherji, R. Strunz, S. Piegert, R. Gilles, M. Hofmann, M. Holzel, J. Rosler, The hexagonal close-packed (hcp) ↔ face-centered cubic (fcc) transition in Co-based experimental alloys investigated by neutron scattering. Metall. Mater. Trans. A 43A, 1834–1844 (2012)
M.L. Benson, B. Reetz, P.L. Liaw, H. Choo, D.W. Brown, T.A. Saleh, D.L. Klarstrom, Phase-transformation and subgrain-deformation characteristics in a cobalt-based superalloy. Mater. Sci. Eng. A 528, 1987–1993 (2011)
J. Sato, T. Omori, K. Oikawa, R. Kainuma, K. Ishida, Cobalt-base high-temperature alloys. Science 312, 90–91 (2006)
A. Suzuki, H. Inui, T.M. Pollock, L12-strengthened cobalt-base superalloys. Annu. Rev. Mater. Res. 45, 345–368 (2015)
C. Hayzelden, K. Chattopadhyay, J.C. Barry, B. Cantor, Transmission electron microscopy observations of the fcc-to-hcp transformation Co-Ni alloys. Philos. Mag. A 63, 461–470 (1991)
P.R. Swann, Dislocation arrangements in face-centered cubic metals and alloys, in Electron Microscopy and Strength of Crystals, ed. by G. Thomas, J. Washburn (Wiley Interscience, New York, 1963), pp. 131–181
A. Howie, P.R. Swann, Direct measurements of stacking-fault energies from observations of dislocation nodes. Philos. Mag. 70, 1215–1226 (1961)
E. El-Danaf, S.R. Kalididl, R.D. Doherty, Influence of grain size and stacking-fault energy on deformation twinning in fcc crystals. Metall. Mater. Trans. A 30A, 1223–1233 (1999)
D.L. Klarstrom, Wrought cobalt-base superalloys. J. Mater. Eng. Perform. 2, 523–530 (1993)