Cerium-alloyed ultra-high strength maraging steel with good ductility: Experiments, first-principles calculations and phase-field simulations
8
Citation
70
Reference
10
Related Paper
Citation Trend
Keywords:
Maraging steel
Ductility (Earth science)
Tensile testing
فولادهای مقاوم به حرارت نوع HH به دلیل برخورداری از استحکام در دمای بالا و داشتن مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون مناسب، کاربرد نسبتا گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. عمده تخریب و استهلاک این فولادها ناشی از اکسیداسیون در دمای بالا می‌باشد. استفاده از پوشش سد نفوذی می‌تواند عمر کاری این فولادها را افزایش دهد. یکی از پوشش‌های مورد نظر، NiAl می‌باشد که یک ترکیب بین فلزی با مقاومت به اکسیداسیون بالاست.در این پژوهش تاثیر افزودن TiO2 و Cr2O3 بر مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالای پوشش NiAL اعمال شده به روش HVOF بررسی شد. ابتدا شرایط سنتز پودر NiAl به روش آسیا کاری مکانیکی با استفاده از پودرهای Ni و Al تعیین شده است. سپس هر کدام از پودرهای TiO2 و Cr2O3 بطور جداگانه به مقدار 5 درصد وزنی به ترکیب NiAl اضافه و مخلوط شدند. پودرهای حاصله به روش HVOF بر سطح زیر لایه فولاد HH اسپری شده است. به منظور بررسی و ارزیابی کیفی نمونه های پوشش داده شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM، آزمون سختی سنجی، آزمون اکسیداسیون در دمای بالا و آزمون ضخامت سنجی بهره گرفته شده است. نتایج نشان داد که فولاد با پوشش کامپوزیتی از تخلخل کمتر و ضخامت و سختی بیشتری نسبت به نمونه با پوشش NiAl برخوردار بوده است. همچنین مقاومت به شوک حرارتی نمونه های با پوشش کامپوزیتی به مراتب بیشتر از نمونه با پوشش NiAl بوده است و حداکثر مقاومت به اکسیداسیون در دمای 1200 درجه سانتی‌گراد،متعلق به نمونه با پوشش NiAl-TiO2 می‌باشد.
Cite
Citations (0)
Abstract Two ferritic stainless steel (FSS) specimens, denoted as loading axis along the rolling direction(LR) and the transverse direction(LT) respectively, were produced to elucidate the mechanical anisotropyof409L FSS at grain scale. This approach was realized by the combination of in situ tensile test and field emission scanning electron microscopy (SEM) with electron backscattering diffraction (EBSD) at room temperature. Microstructure evolution, grain orientation rotation, and crystallographic slip were investigated in the tensile test. During tensile deformation, the tensile axis of LR specimens rotated towards the 〈101〉 direction, which is the stable end orientation of body-centered cubic (BCC) metals. However, the rotation of tensile axis towards 〈101〉 was restrained in LT specimens due to the operation of less favorable slip systems. {110}〈111〉 was the most favorable slip system in both specimens. The mechanical anisotropy in grain scale is due to different slip behaviors of LR and LT specimens.
Tensile testing
Cite
Citations (7)
Significant improvement in room temperature ductility of the conventionally cast NiAl alloy was achieved by adding less than 3 at% of Cr and a trace amount of Ce. This improvement has also accompanied with a minor reduction in strength. It was found that the solubility of both the Cr and Ce was increased by their co‐presence in NiAl, which was believed to be a result of forming Cr‐Ce complexes in NiAl.
Ductility (Earth science)
Cite
Citations (11)
The microstructure and in-plane magnetic properties of Co72Cr10Pt18/NiAl thin films sputter deposited on (001) single crystal MgO substrates have been investigated. The orientation relationship between the NiAl underlayer and the MgO substrate is determined to be [001](100)NiAl//[001](110)MgO. The CoCrPt films grow in a fibrous manner on the (001) NiAl underlayer and the orientation relationship between the two layers is determined to be [101̄1]CoCrPt//[001]NiAl, and (12̄10)CoCrPt//(100)NiAl (variant 1), or (12̄10)CoCrPt//(010)NiAl (variant 2). The CoCrPt film has two sets of in-plane magnetization easy axes. The major easy axes are along the MgO[100] (i.e., NiAl[11̄0]) and the MgO[010] (i.e., NiAl[110]) directions and the secondary easy axes are along the MgO[110] (i.e., NiAl[100]) and the [1̄10] (i.e., NiAl[010]) directions.
Cite
Citations (16)
Misorientation
Isothermal process
Cite
Citations (13)
For the further improvement of the press formability of steel sheets, it is important to clarify the relationship between macro mechanical properties and microstructure under multi-axial deformation state. The objective of this work is to develop the experimental system of in-situ observation and analysis for biaxial tensile deformation using electron back scatter diffraction patterns (EBSD) with scanning electron microscope (SEM). The appropriate shape of cruciform specimen for the system was examined first by using finite element analysis, and the biaxial tensile test system in vacuum SEM chamber was developed. In-situ observation of microstructure during equibiaxial tensile deformation was then conducted using the developed system and the proposed cruciform specimen. The material used in this study was an interstitial-free steel. It was validated by the comparison with the results obtained by the Marciniak type macro test that the developed system realized equibiaxial tensile deformation. Finally, some information obtained from SEM and EBSD analysis was illustrated. It was found for example that the grains with {001} plane orientations deformed easily and might cause the surface roughness.
Tensile testing
Cite
Citations (0)
Identification
Cite
Citations (50)
金属间化合的复合 -NiAl 由于它的高融化温度，高力量，低密度，和好氧化电阻是在高温度应用的有希望的材料。然而，因为它的相对差的周期的氧化抵抗，它的申请仍然保持有限。反应元素(RE ) 的增加 Dy 能显著地改进 NiAl 合金的周期的氧化。然而， Dy 增加的机制不是清楚的。在 NiAl 的 Dy 的甚至存在模式是未特别指出的。因此在现在的学习，在 stoichiometric NiAl 的 Dy 的杂质形成精力，为替换盒子的 Ni 富有、 Al 富有的 NiAl 被第一原则的密度学习功能的理论。结果证明 Dy 几乎不能在 NiAl 代替 Ni 或艾尔原子。然而，为溶解精力的计算证明 Dy 能容易在 NiAl 的所有三种类型在艾尔空缺被溶解，它在试验性的察觉以外在 NiAl 提供 Dy 的一个新存在模式。
Stoichiometry
Cite
Citations (0)
Множество свойств алюминида никеля тесно связано с его кристаллической структурой. В настоящее время активно используют укрепление интерметаллидов дисперсными частицами. К подобным сплавам относятся: NiAl NiAlNb, NiAl TaNiAl, NiAl Ni2AlTi, NiAl Ni2AlTa 1-2. В данной работе с помощью метода Монте-Карло было рассмотрено влияние деформации на структурные и фазовые превращения в интерметаллидах NiAl и 50Ni-49Al-1Nb, как и в предыдущих исследованиях 3-5. Мы исследовали упорядоченный интерметаллид NiAl со сверхструктурой В2 в процессе термоциклирования в условиях всесторонней деформации растяжения и сжатия. Для трехкомпонентного сплава 50Ni-49Al-1Nb сначала проводили охлаждение из неупорядоченного твердого раствора в условиях деформации всестороннего растяжения и сжатия, а затем его ступенчатый нагрев. В результате всесторонней деформации растяжения и сжатия интерметаллида NiAl ширина петли гистерезиса увеличивается с увеличением степени деформации при растяжении и уменьшается с увеличением степени деформации при деформации сжатия. Деформация всестороннего растяжения/сжатия интерметаллида NiAl не приводит к уменьшению значения средней конфигурационной энергии или к заметным изменениям структурных характеристик, что не указывает на наличие возможных сверхструктурных перестроек для интерметаллида NiAl эквиатомного состава. Все виды деформации растяжения-сжатия для исследуемых сплавов приводят к более высоким значениям энергии. В интерметаллиде NiAl с 1 Nb при деформации сжатия 3 наблюдается максимальный параметр дальнего порядка после ступенчатого охлаждения. Такие условия эксперимента способствуют облегчению формирования упорядоченной фазы В2 в трёхкомпонентном сплаве 50Ni-49Al-1Nb.
Cite
Citations (0)
Η σύνθεση των κραμάτων με την μέθοδο CAFSY (Combustion-Assisted FlameSpraYing) συνδυάζει 2 διαφορετικές μεθόδους, την αυτοπροωθούμενη σύνθεση υψηλών θερμοκρασιών (Self propagating High temperature Synthesis, SHS) και τον θερμικό ψεκασμόφλόγας (Flame Spraying, FS). Στην CAFSY πραγματοποιείται σύνθεση του μίγματος των κόνεων εν πτήση μέσα στην φλόγα, όπου τα αντιδρόντα αυτό-αναφλέγονται και αντιδρούν εξώθερμα κατά την διάρκεια του θερμικού ψεκασμού, σε ελάχιστο χρόνο (μερικών δευτερολέπτων), παράγοντας in-situ επικαλύψεις με ενδομεταλλικές ενώσεις. Είναι μία πρωτοπόρος ιδέα που δεν έχει δοκιμαστεί ούτε σε βιομηχανικό ούτε σε ερευνητικό επίπεδο. Η εξώθερμη αντίδραση μάλιστα αυξάνει την διαθέσιμη ενέργεια μειώνοντας το χρόνο τήξης (και αντίδρασης) των μειγμάτων Ni και Al (στην συγκεκριμένη μελέτη), δημιουργώντας εύκολα τις ζητούμενες ενδομεταλλικές ενώσεις NiAl και Ni3Al. Σημαντικό πλεονέκτημα αποτελεί και το κόστος της παραγωγής επικαλύψεων με τη μέθοδο αυτή καθότι χρησιμοποιούνται κοινές πούδρες Ni και Al του εμπορίου και όχι ειδικές προ-κραματοποιημένες πούδρες σφαιροειδούς μορφής, ειδικές για τον θερμικό ψεκασμό. Για το λόγο αυτό ονομάστηκε «CAFSY» από τη Αγγλική φράση «Combustion-Assisted Flame SpraYing» (Ψεκασμός φλόγας με υποβοήθηση καύσης).Στο σύστημα Ni-Al οι δύο ενδομεταλλικές ενώσεις που έχουν σημασία για την βιομηχανία είναι οι NiAl και Ni3Al εξαιτίας των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους. Υλικά δύο-φάσεωνNi3Al + NiAl παρουσιάζουν συνεργιστική επίδραση επί των ιδιοτήτων του καθένα από τα μονολιθικά κράματα. Παρόλο που το υλικό εμφανίζει μια ανώμαλη συμπεριφορά στην απόδοση,έχει τη δυνατότητα να αποδώσει τελικά βελτιωμένη ώθηση στην αναλογία του βάρους για εφαρμογές του κινητήρα αεροδιαστημικής. Οι ενδομεταλλικές ενώσεις NiAl και Ni3Al, εξαιτίας του υψηλού σημείου τήξεώς τους, χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών.Πιθανές εφαρμογές των ενδομεταλλικών ενώσεων NiAl και Ni3Al είναι φούρνοι θερμικής επεξεργασίας, τουρμπίνες αερίου, νερού και ατμού, συνδετήρες αεροσκάφους, υπερσυμπιεστές αυτοκινήτων, έμβολα και βαλβίδες, εργαλεία και μόνιμα καλούπια.Στην παρούσα διδακτορική εργασία πραγματοποιήθηκε σύνθεση επικαλύψεων ενδομεταλλικών κραμάτων Ni-Al με την μέθοδο CAFSY. Εξαιτίας της πρωτοπορίας της μεθόδου δεν μπορεί καμία παράμετρος του κανονικού θερμικού ψεκασμού φλόγας να ληφθεί ως δεδομένη και μελετήθηκε η επίδραση των διαφόρων παραμέτρων ψεκασμού στις ιδιότητες των παραγόμενων επικαλύψεων, οι οποίες είναι: χρήση πολυβινιλικής αλκοόλης (PVA) ως συνδετικό μέσο για την συσσωμάτωση της πούδρας, μηχανική επεξεργασία της αρχικής πούδραςπριν το θερμικό ψεκασμό, μέγεθος κοκκομετρίας αλουμινίου, ποσοστό νικελίου στο αρχικό μίγμα, παροχή αέρα κατά τον θερμικό ψεκασμό, απόσταση ψεκασμού, θερμοκρασία φλόγας,θερμοκρασία υποστρώματος, θερμική επεξεργασία της επικάλυψης και υλικό υποστρώματος.Τέλος οι επικαλύψεις συγκρίθηκαν με την συμβατική μέθοδο του θερμικού ψεκασμού.Συνολικά η μελέτη εκτός από την σύνθεση παρουσιάζει την δυνατότητα του ελέγχου των αντιδράσεων καύσης μεταξύ των μιγμάτων των κόνεων στην φλόγα ψεκασμού. Η βελτιστοποίηση της διαδικασίας μπορεί να παράγει ικανοποιητικές σύνθετες επικαλύψεις σε υπόστρωμα ανοξείδωτου χάλυβα, με φυσικές και μηχανικές ιδιότητες τουλάχιστον τόσο καλές όσο εκείνες που λαμβάνονται με προ-κραματοποιημένες εμπορικές πούδρες. Ακόμη και οιεπικαλύψεις με χαμηλά ποσοστά ενδομεταλλικών φάσεων παρουσιάζουν χαμηλότερο πορώδες και μεγαλύτερη αντοχή πρόσφυσης από τις αντίστοιχες του συμβατικού θερμικού ψεκασμού που χρησιμοποιούνται σήμερα στην βιομηχανία. Συνολικά, παράχθηκαν καλής ποιότητας επικαλύψεις, οι οποίες στις βελτιστοποιημένες συνθήκες εμφανίζουν χαμηλό πορώδες (<3%) με συνεκτική δομή και καλή αντοχή πρόσφυσης (>40MPa). Το ποσοστό των σχηματιζόμενων ενδομεταλλικών φάσεων στην επικάλυψη μπορεί ανάλογα με τις συνθήκες να αγγίξει το 95%της μάζας της επικάλυψης.Στην πλειοψηφία των επικαλύψεων το χαμηλό πορωδες είναι ο κύριος παράγοντας για την αύξηση της αντίστασης σε φθορά. Επίσης σημαντικό ρόλο λαμβάνουν τα ποσοστά των ενδομεταλλικών φάσεων NiAl, Ni3Al, Ni2Al3, NiAl3 καθώς και η παρουσία των φάσεων Ni καιAl. Στις περιπτώσεις που η μήτρα της επικάλυψης αποτελείται από μεγάλα ποσοστά Ni και Al,οι ενδομεταλλικές ενώσεις δεν επηρεάζουν την αντίσταση στη φθορά, ενώ στις επικαλύψεις με θερμική επεξεργασία η αύξηση των ποσοστών των NiAl και Ni3Al και η ταυτόχρονη εξάλειψη των ψαθυρών φάσεων NiAl3 και Ni2Al3 θα βελτίωνε την αντίσταση στη φθορά από αέρια αμμοβολή. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων διάβρωσης έδειξαν πως οι αποδεκτές επικαλύψεις της μεθόδου CAFSY εμφανίζουν παρόμοια ηλεκτροχημική συμπεριφορά μεταξύ τους και δεν επηρεάζονται ιδιαίτερα από τις παραμέτρους του θερμικού ψεκασμού. Το συνολικό ποσοστό των ενδομεταλλικών ενώσεων ελέγχει κυρίως τη θερμοδυναμική τάση της επικαλύψης για διάβρωση (αύξησή του οδηγεί σε μείωση θερμοδυναμικής τάσης). Η ποικιλία των σχηματιζόμενων φάσεων ελέγχει την κινητική της διάβρωσης (αύξησή της οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού διάβρωσης). Το πορώδες ευνοεί την τοπική διάβρωση μόνο όταν είναι υψηλό. Σε ποσοστά κάτω του 5% δεν επηρεάζει σημαντικά την αντίσταση σε διάβρωση καθώς δεν είναι συνδεδεμένο. Άτηκτα σωματίδια, όρια splats και όρια διαδοχικών επιστρώσεων έχουν αρνητική επίπτωση στην αντίσταση σε τοπική διάβρωση. Η συμβατική επικάλυψη παρόλο που εμφανίζει ευγενέστερη συμπεριφορά ως προς τη γενική διάβρωση επιπλέον είναι ελαφρώς επιδεκτική σε διάβρωση οπών, κάτι που δεν παρουσιάζει η επικάλυψη της CAFSY.
Cite
Citations (0)