Microstructure and phase composition characterization of a Ti–Al intermetallic alloy

• Autorzy: Frocisz Ł. , Krawczyk J. , Dziurka R. , Górecki K. , Cios G. , Gondek Ł.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2016.6.8

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka mikrostruktury i składu fazowego stopu na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ti–Al

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Intermetallic Ti–Al alloys are characterized by the unique set of properties which makes these alloys a prospective material for the energy, automotive and aviation industries. The mechanical properties of a intermetallic alloys are strictly related to the microstructure. The refinement of the microstructure can be obtained by the manufacturing process, alloying additions and heat treatment. Microstructure characterization and knowledge about phase transformation mechanisms and their temperature ranges allows to change properties of the bulk material. The aim of this study was the microstructure and phase composition characterization of intermetallic Ti48Al2Cr2Nb alloy. The microstructure was examined using the light and scanning electron microscopy. Identification of phases and their temperature stability were determined by X-ray diffraction, differential dilatometry and calorimetry investigation. The oxidation process was determined by high temperature X-ray diffraction and the thermogravimetric method. The alloy after annealing has a duplex microstructure with precipitations of α2 phase in the γ matrix. Dilatometry and calorimetry allowed us to define the stability of each phase. At first the enriched in chromium α2 phase dissolved, after that the regions depleted in chromium were transformed, and above 775°C the microstructure was only the γ phase. Gamma phase was transformed above 1100°C, the end of transformation γ → α was evaluated as 1250°C. The oxidation investigations allowed us to show that the oxidation process started at 700°C by the oxide layer formation, which was stable till 900°C. Above this temperature the oxide layer started to grow.

PL

Stopy tytanu na osnowie faz międzymetalicznych ze względu na swoje unikatowe właściwości mogą znaleźć szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu. Metody wytwarzania w znaczący sposób wpływają na mikrostrukturę tych stopów, podobnie jak zabiegi obróbki cieplnej czy zmiany składu chemicznego [1÷13]. Celem pracy była charakterystyka mikrostruktury, składu fazowego oraz przemian zachodzących w stopie Ti48Al2Cr2Nb podczas nagrzewania. Badano również utlenianie tego stopu. Wyniki badań mogą prowadzić do opracowania nowych zabiegów obróbki cieplnej i kształtowania struktury tego stopu.

Słowa kluczowe

EN

intermetallic alloy; microstructure; phase composition; Ti48Al2Cr2Nb; titanium alloy

PL

stopy TiAl; mikrostruktura; skład fazowy; Ti48Al2Cr2Nb; stopy na osnowie faz międzymetalicznych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 37, nr 6
• Strony: 322--327
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Frocisz Ł.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

autor

Krawczyk J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

autor

Dziurka R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

autor

Górecki K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

autor

Cios G.

• AGH University of Science and Technology Academic Centre for Materials and Nanotechnology, Kraków, Poland

autor

Gondek Ł.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Physics and Applied Computer Science, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Grange M., Raviart J. L., Thomas M.: Influence of microstructure on tensile and creep properties of a new castable TiAl-based alloy. Metal. And Mat. Trans. A 35 (2004) 2004÷2087.
• [2] Szkliniarz W.: Dwufazowe stopy tytanu — od klasycznych do intermetalików. Inżynieria Materiałowa XXIV/6 (2003) 384÷387.
• [3] Garbacz H.: Stopy na osnowie faz międzymetalicznych TiAl. Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, Mechanika Z72 (2000) 235÷240.
• [4] Szkliniarz W., Kościelna A., Sozańska M.: Wpływ parametrów cyklicznej obróbki cieplnej na rozdrobnienie ziarna stopu Ti–48Al–2Cr–2Nb. Inżynieria Materiałowa 27/3 (2006) 284÷287.
• [5] Wu X.: Review of alloy and process development of TiAl alloys. Intermetallics 14 ( 2006) 1114÷1122.
• [6] Mizera J., Pakieła Z., Kurzydłowski K. J.: Texture and residual stresses in Ti–Al and Ti–Al–Nb alloy subjected to severe plastic deformation. Archives of Metallurgy and Materials 50/2 (2005) 395÷402.
• [7] Gupta R. K., Pant B., Agarwala V., Sinha P. P.: Differential scanning calorimetry and reaction kinetics studies of γ + α2 Ti aluminide. Mater. Chem. Phys. 137 (2012) 483÷492.
• [8] Szkliniarz W.: Strukturalne aspekty wytwarzania stopów na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ti–Al. Rudy i Metale Nieżelazne R47/9 (2002) 434÷438.
• [9] Hu D., Botten R. R.: Phase transformations in some TiAl-based alloys. Intermetallics 10 (2002) 701÷715.
• [10] Hu D., Huang A. J., Wu X.: On the massive phase transformation regime in TiAl alloys: The alloying effect on massive/lamellar competition. Intermetallics 15 (2007) 327÷332.
• [11] Dey S. R., Bouzy E., Hazotte A.: Intragranular nucleation sites of massive γ grains in a TiAl-based alloy. Scr. Mater. 57 (2007) 365÷368.
• [12] Liu Y., Hu R., Kou H., Zhang T., Wang J., Li J.: A mixture of massive and feathery microstructures of Ti48Al2Cr2Nb alloy by high undercooled solidification. Mater. Charact. 100 (2015) 104÷107.
• [13] Zghal S., Thomas M., Naka S., Finel A., Couret A.: Phase transformations in TiAl-based alloys. Acta Mater. 53 (2005) 2653÷2664.
• [14] Hu D., Huang A., Jiang H., Mota-Solis N., Wu X.: Pre-yielding and preyield cracking in TiAl-based alloys. Intermetallics 14 (2006) 82÷90.
• [15] Srivastava D., Hu D., Chang I. T. H.: The influence of thermal processing route on the microstructure of some TiAl-based alloys. Intermetallics 7 (1999) 1107÷1112.
• [16] Guyona J., Hazottea A.: Evolution of metastable phase during heating of Ti48Al2Cr2Nb intermetallic alloy-main. J. Alloy Compd. 656 (2016) 667÷675.
• [17] Dymek S., Wróbel M., Blicharski M.: Effect of alloy additions on processing of TiAl-5%X (X = Cr, V, W) intermetallics by mechanical alloying. Archives of Metallurgy and Materials 51/1 (2006) 103÷107.
• [18] Srivastavaa D., Changb I. T. H.: The effect of process parameters and heat treatment on the microstructure of direct laser fabricated TiAl alloy samples. Intermetalics 9 (2001) 1003÷1013.
• [19] Ossowski M., Hudycz M., Wierzchoń T.: Struktura i właściwości kompozytów warstwowych: stop tytanu–fazy międzymetaliczne z układu Ti–Al. Przegląd Spawalnictwa R79/8 (2007) 13÷16.
• [20] Wu X., Huang A., Hu D., Loretto M. H.: Oxidation-induced embrittlement of TiAl alloys. Intermetallics 17 (2009) 540÷552.
• [21] Stawiarski A., Żurek Z., Szkliniarz W., Sieniawski J.: Badanie wysokotemperaturowego utleniania aluminizowanych stopów tytanu. Czasopismo Techniczne. Chemia R105/1 (2008) 133÷141.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.