Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính ổn định nhiệt của các pha đóng gói gần như định hình trong hợp kim siêu bền dựa trên Ni ERBO/1
Tóm tắt
Trong các hợp kim siêu bền dựa trên Ni, việc bổ sung các nguyên tố chịu lửa như Cr, Mo, Co, W và Re là cần thiết để tăng cường khả năng chịu lực kéo. Tuy nhiên, những nguyên tố này gây ra sự hình thành các pha intermetallic khác nhau, cụ thể là các pha đóng gói gần như định hình (TCP). Nghiên cứu này tập trung vào các pha intermetallic hiện có trong hợp kim siêu bền gốc Ni thế hệ thứ hai ERBO/1. Trong tình trạng đúc, cấu trúc γ/γ′ điển hình đi kèm với các pha intermetallic không mong muốn nằm trong các vùng giữa các nhánh tinh thể. Tính chất của các kết tủa này cũng như tính ổn định nhiệt của chúng trong khoảng nhiệt độ từ 800 đến 1200 °C đã được nghiên cứu thông qua các phương pháp xử lý nhiệt đồng nhất. Các kỹ thuật điều tra bao gồm DSC, SEM, EDX và TEM. Thông tin thực nghiệm được bổ sung bằng (1) việc so sánh với bản đồ cấu trúc để liên kết thành phần hóa học cục bộ với tính ổn định của pha, cũng như (2) các tính toán nhiệt động lực học dựa trên phương pháp CALPHAD để xác định sự xuất hiện và thành phần của các pha trong quá trình đông đặc và trong điều kiện cân bằng. Các pha TCP Laves, µ và σ đã được xác định trong nhiều khoảng thời gian/nhiệt độ khác nhau.
Từ khóa
#hợp kim siêu bền #pha intermetallic #sự ổn định nhiệt #xử lý nhiệt #CALPHADTài liệu tham khảo
Brookes CR (1982) Heat treatment, structure and properties of nonferrous alloys. ASM-International, Metals Park, OH
Sims CT, Stoloff NS, Hagel WC (1987) Superalloys II. Wiley, New York
Mao J, Chang KM, Yang W, Ray K, Vaze SP, Furrer DU (2001) Cooling precipitation and strengthening study in powder metallurgy U720LI. Metal Trans A 32A:2441–2452
Versnyder FL, Shank ME (1970) The development of columnar grain and single crystal high temperature materials through directional solidification. Mater Sci Eng 6:213–247
Meetham GW (1983) The development of gas turbine materials. Appl Sci Publ, London
McLean M (1983) Directionally solidified materials for high temperature service. The Metals Society, London
Lacaze J, Hazotte A (1990) Textures Microstruct. 13:1
Durand-Charre M (1997) The microstructure of superalloys. CRC Press, Boca Raton, FL
Reed R (2008) The superalloys: fundamentals and applications. Cambridge University Press, Cambridge, MA
Bürgel R, Maier HJ, Niendorf T (2011) Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik. Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden, Germany
Walston S, Cetel A, MacKay R, O’Hara K, Duhl D, Dreshfield R (2004) Joint Development of a Fourth Generation Single Crystal Superalloy. In: Green KA, Pollock TM, Harada H (eds) Superalloys. TMS, Warrendale, PA, pp 15–24
Parsa AB, Wollgramm P, Buck H, Somsen Ch, Kostka A, Povstugar I, Choi P, Raabe D, Dlouhy A, Müller J, Spiecker E, Demtröder K, Schreuer J, Neuking K, Eggeler G (2015) Advanced scale bridging microstructure analysis of single crystal Ni-base superalloys. Adv Eng Mater 17:216–230
Pessah-Simonetti M, Caron P (1993) Effect of a long-term prior aging on the tensile behaviour of a high-performance single crystal superalloy. J Phys IV 03:347–350
Le Graverend, JB, Cormier J, Kruch S, Gallerneau F, Mendez J (2013) A strain rate sensitive formulation to account for the effect of γ′ rafting on the high temperature mechanical properties of Ni-based single crystal superalloys. In: Altenbach H, Serge Kruch S (eds), Advanced materials modelling for structures. Springer, Berlin, pp 189–199
Yeh AC, Sato A, Kobayashi T, Harada H (2008) On the creep and phase stability of advanced Ni-base single crystal superalloys. Mater Sci Eng A 490:445–451
Yeh AC, Tin S (2006) Effects of Ru on the high-temperature phase stability of Ni-base single-crystal superalloys. Metall Mater Trans A 37:2621–2631
Pollock TM, Tin S, Martin P (2006) Nickel-based superalloys for advanced turbine engines: chemistry, microstructure and properties. J Propul Power 22:361–374
Pessah M, Caron P, Khan T (1992) Effect of µ phase on the mechanical properties of a nickel-base single crystal superalloy. In: Antolovich S (ed) Superalloys. TMS, Warrendale, PA, pp 567–576
Matuszewski K, Rettig R, Rasinski M, Kurzydłowski KJ, Singer RF (2014) The three-dimensional morphology of topologically close packed phases in a high rhenium containing nickel based superalloy. Adv Mater Eng 16:171–175
Matuszewski K, Rettig R, Matysiak H, Peng Z, Povstugar I, Choi P, Müller J, Raabe D, Spicker E, Kurzydlowski KJ, Singer RF (2015) Effect of ruthenium on the precipitation of topologically close packed phases in Ni-based superalloys of 3rd and 4th generation. Acta Mater 95:274–283
Sinha AK (1972) Topologically close-packed structures of transition metal alloys. Prog Mater Sci 15:79–181
Warren PJ, Cerezo A, Smith GDW (1998) An atom probe study of the distribution of rhenium in a nickel-based superalloy. Mater Sci Eng A 250:88–92
Darolia R, Lahrman DF, Field RD (1988) Formation of topologically closed packed phases in nickel base single crystal superalloys. In: Duhl DN, Maurer G, Antolovich S, Lund C (eds) Reichman S. Superalloys, TMS, pp 255–264
Rae C, Reed R (2001) The precipitation of topologically closed- packed phases in rhenium-containing superalloys. Acta Mater 49:4113–4125
Durand-Charre M (1997) The microstructure of superalloys. CRC Press, Boca Raton, FL
Bouse GK (1996) Eta (η) and platelet phases in investment cast superalloys. In: Kissinger RD et al (eds) Superalloys. TMS, Warrendale, PA, pp 163–172
Seiser B, Drautz R, Pettifor D (2011) TCP phase predictions in Ni-based superalloys: structure maps revisited. Acta Mater 59:749–763
Boettinger WJ, Kattner UR, Moon KW, Perepezko J (2006) NIST recommended practice guide: DTA and heat-flux DSC measurements of alloy melting and freezing, national institute of standards and technology. Spec Publ 960–15:1–50
Lukas H, Fries S, Sundman B (2007) Computational thermo- dynamics: the CALPHAD method. Cambridge University, Cambridge, MA
Spencer P (2008) A brief history CALPHAD. CALPHAD 32:1–8
Andersson J, Helander T, Höglund L, Shi P, Sundman B (2002) Thermo-Calc and DICTRA, computational tools for materials science. CALPHAD 26:273–312
Thermotech.co.uk and Thermo-Calc Software TTNi7 Ni-based superalloys Database Version 7, Thermo-Calc Software AB
Seiser B, Hammerschmidt T, Kolmogorov AN, Drautz R, Pettifor DG (2011) Theory of structural trends within 4d and 5d transition metals topologically close-packed phases. Phys Rev B 83:224116
Hammerschmidt T, Bialon AF, Pettifor DG, Drautz R (2013) Topologically close-packed phases in binary transition-metal compounds: matching high-throughput ab initio calculations to an empirical structure-map. New J Phys 15:115016
Koßmann J, Zenk CH, Lopez-Galilea I, Neumeier S, Kostka A, Huth S, Theisen W, Göken M, Drautz R, Hammerschmidt T (2015) Microsegregation and precipitates of an as-cast Co-based superalloy—microstructural characterization and phase stability modelling. J Mater Sci 50:6329–6338. doi:10.1007/s10853-015-9177-8
Cheng KY, Jo CY, Jin T, Hu ZQ (2012) Effect of Re on the precipitation behavior of μ phase in several single crystal superalloys. J Alloys Compd 536:7–9
Rae CMF, Karunaratne MSA, Small CJ, Broomfield RW, Jones CN, Reed RC (2000) Topologically close packed phases in an experimental rhenium-containing single crystal superalloy. In: Pollock TM, Kissinger RD, Bowman RR, Green KA, McLean M, Olson S, Schirra JJ (eds) Superalloys. TMS, Warrendale, PA, pp 767–776
Acharya MV, Fuchs GE (2004) The effect of long-term thermal exposures on the microstructure and properties of CMSX-10 single crystal Ni-base superalloys. Mater Sci Eng A 381:143–153