Structural and functional intermetallics - an overview.

Varin, R.A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Structural and functional intermetallics - an overview.

Autorzy

Varin R.A.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Konstrukcyjne i funkcjonalne stopy na osnowie faz międzymetalicznych - przegląd.

Języki publikacji

Abstrakty

This overview presents the current status of the research and development of both structural and functional intermetallics. On the one hand, the discussion is focused on commercialization and existing industrial applications of intermetallics. Within this frame the applications of titanium aluminides (TiAl) for turbocharger rotors and exhaust valves in automotive industry are being discussed. Advances in the application of TiAl alloys for the next generation of turbine blades in aerospace/aircraft segment are presented. The entire spectrum of nickel and iron aluminide alloys developed commercially by the Oak Ridge National Laboratory (USA) and the examples of their application in various segments of industry are thoroughly discussed. Some inroads made in the application of directionally solidified (DS) multiphase niobum silicides (Nb3Si + Nb5Si3) insitu intermetallic composites with the goal of pushing the service temperature envelope of turbine blades to ~ 1200-1300 degrees centigrade are also discussed. On the other hand, various topics in basic or curiosity driven research of titanium aluminides and trialuminides, iron aluminides and high temperature structural silicides are discussed. Some very recent findings on the improvements in fracture toughness and strength of titanium trialuminides and magnetic behaviour of unconventionally cold-worked iron aluminides are highlighted. The topic of functional intermetallics is limited to the systems most suitable for hydrogen storage applications. A perspective on the directions of future research and development of intermetallics is also provided.

Praca przedstawia w sposób przeglądowy aktualny stan badań i rozwoju konstrukcyjnych oraz funkcjonalnych stopów na osnowie faz międzymetalicznych. Z jednej strony dyskusja skupia się na komercjalizacji i dotychczasowych zastosowaniach faz międzymetalicznych w przemyśle. W obrębie tych zagadnień omawiane są aplikacje stopów na osnowie fazy TiAl na odlewy wirników układu turbodoładowania oraz zawory wylotowe dla przemysłu motoryzacyjnego. W pracy przedstawiono również zalety zastosowania stopów TiAl na nowej generacji łopatki turbin w przemyśle kosmicznym i lotniczym. Omówiono szerokie spektrum niklowych i żelazowych aluminidków komercyjnie rozwijanych przez Oak Ridge National Laboratory (USA), a także zaprezentowano przykłady ich zastosowania w przemyśle. Dyskutowane są zastosowania wielofazowych, insitu kompozytów Nb3Si + Nb5Si3 otrzymywanych za pomocą krystalizacji kierunkowej, które pozwalają podnieść temperaturę pracy łopatek turbin do ~1200-1300 stopni Celsjusza. Z drugiej strony w artykule poruszane są różne zagadnienia natury podstawowej i kuriozalnej, które są siłą napędową badań aluminidków tytanowych, żelazowych, trójskładnikowych na osnowie tytanu i wysokotemperaturowych faz międzymetalicznych z udziałem krzemu. W pracy przedstawiono wyniki ostatnich badań dotyczących poprawy odporności na kruche pękanie i wytrzymałości trójskładnikowych aluminidków tytanowych, a także opisano zachowanie magnetyczne aluminidków żelazowych poddanych zgniotowi na zimno. Zagadnienia z obszaru funkcjonalnych faz międzymetalicznych ograniczono do układów odpowiednich dla zastosowań do magazynowania wodoru. W artykule przedstawiono również perspektywiczne kierunki badań i rozwoju stopów na osnowie faz międzymetalicznych.

Słowa kluczowe

automotive industry turbine blade structural intermetallics functional intermetallics titanium aluminides trialuminides iron aluminides high temperature structural silicides fracture toughness strength

przemysł motoryzacyjny łopatka turbiny stopy konstrukcyjne na osnowie faz międzymetalicznych funkcjonalne stopy na osnowie faz międzymetalicznych aluminidek tytanu aluminidek żelazowy aluminidek trójskładnikowy aluminidek trójskładnikowy na osnowie tytanu wysokotemperaturowa faza międzymetaliczna z udziałem krzemu odporność na kruche pękanie wytrzymałość

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2001

Tom

R. XXII, nr 1

Strony

11--18

Opis fizyczny

Bibliogr. 75 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Varin R.A.

Department of Mechanical Engineering, University of Waterloo, Kanada

University of Waterloo

Bibliografia

[1] Yamaguchi M., Inui H., Ito K.: Acta mater. 48 (2000) 307-322
[2] Isobe S., Noda T.: Structural Intermetallics 1997, Eds. M. V. Nathal, R. Darolia, C.T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1997, pp. 427-433
[3] Nobe T.: Intermetallics, 6 (1998) 709-713
[4] Varin R.A.: Z. Metallkunde, 81 (1990) 373-379
[5] Bystrzycki J., Varin R. A., Bojar Z.; Inżynieria Materiałowa, (5) (1996) 137-149
[6] Austin C. M., Kelly T. J.: McAllister K. G., Chesnut J. C., Structural Intermetallics 1997, Eds. M. V. Nathal, R. Darolia, C. T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1997, pp. 413-425
[7] Deevi S. C., Sikka V. K.: Intermetallics, 4 (1996) 357-375
[8] Sikka V. K.: High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys VII, Eds. C. C. Koch, C. T. Liu, N. S. Stoloff, A. Wanner, Mater. Res. Soc. Symp. Proc.Vol.460, Pittsburgh, PA, 1997, pp. 15-27
[9] Sikka V. K., Santella M. L.: 5th Int. Conference on Structural & Functional Intermetallics, Vancouver, Canada, July 16-19, 2000, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, p. 9 (Book of Abstracts; Mater. Sci. Eng – in press)
[10] Mistler R. E., Sikka V. K., Scorey C. R., McKeman J. E., Hajaligol M. R.: Mater. Sci. Eng. A258 (1998) 258-265
[11] Hajaligol M. R., Deevi S. C., Sikka V. K., Scorey C. R.; Eng. A258 (1998) 249-257
[12] Deevi S. C., Hajaligol M. R., Sikka V. K., McKemon J., Scorey C. R.: High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys VIII, Eds. E. P. George, M. J. Mills, M. Yamaguchi, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 552, Warrendale, PA, 1999, pp. K.K. 4.61-4.6.9
[13] Walston W. S., Darolia R., Demania D. A.: Mater. Sci. Eng. A239-240 (1997) 353-361
[14] Walston W. S., Darolia R.: Structural Intermetallics 1997, Eds. M. V. Nathal, R. Darolia, C. T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, The Minerals, Metals & Matenals Society, Warrendale, PA, 1997, pp. 613-619
[15] Scheppe F., Sahm P. R., Hermann W., Paul U., Preuhs J.: 5th Int. Conference on Structural & Functional Intermetalhcs, Vancouver, Canada, July 16-19, 2000, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, p. 23 (Book of Abstracts; Mater. Sci. Eng - in press)
[16] Subramanian P. R., Mendiratta M. G., Dimiduk D. M., Stucke M. A.: Mater. Sci. Eng. A239-240 (1997) 1-13
[17] Bewlay B. P., Jackson M. R., Reeder W. J., Lipsitt H. A.: High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys VII, Eds. J. Horton, I. Baker, S. Hanada, R. D. Noebe, D. S. Schwartz, Mater. Res. Soc.Symp. Proc. Vol. 364, Pittsburgh, PA, 1995, pp. 943-948
[18] Bewlay B. P., Reeder W. J., Lipsitt H. A., Jackson M. R., Sutliff J.A.: Processing and Fabrication of Advanced Materials IV, Eds. T. S. Srivatsan, J. J. Moore, The Minerals, Metals & Society, Warrendale, PA, 1996, pp. 371-383
[19] Jackson M. R., Bewlay B. P., Rowe R. G., Skelly D.W., Lipsitt H.A.: JOM 48(1) (1996) 39-44
[20] Subramanian P. R., Mendiratta M. G., DimidukD. M.: JOM 48 (l) (1996) 33-38
[21] Subramanian P. R., Mendiratta M. G., Dimiduk D.M., Stucke M. A.: Mater. Sci. Eng. A239-240 (1997) 1-13
[22] Bewlay B. P., Jackson M. R., Lipsitt H. A.: Fifth Intern. Conference on Composites Engineering (ICCE/5), Ed. D. Hui, July 5-11, Las Vegas, University of New Orleans Press, 1998, pp. 79-80 (Abstract)
[23] Bewlay B. P., Zhao J. C., Jackson M. R., Bishop R. R.: High Temperature Ordered Intermetallic Alloys VIII, Eds. E. P. George, M. J. Mills, M. Yamaguchi, Mater. Res. Soc. Symp. Proc.Vol. 552, Warrendale, PA, 1999, pp. K.K.6.8.1-6.11.5
[24] Bewlay B. P., Jackson M. R., Subramanian P. R.: JOM 51(4) (1999) 32-36
[25] Liu C. T., Schneibel J. H., Maziasz P. J., Wright J. L., Easton D. S. Intermetallics 4 (1996) 429-440
[26] Liu C. T., Maziasz P. J.: Intermetallics 6 (1998) 653-660
[27] Hsiuang L. M., Nieh T. G.: Structural Intermetallics 1997, Eds. M. V. Nathal, R. Darolia, C. T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1997, pp. 129-136
[28] Hsiuang L. M., Nieh T. G.: Mater. Sci. Eng. A239-240 (1997) 438-444
[29] Lee C. S., Choi C., Kim H. J., Lee Y.-T., Kim Y. W.: 5th Int. Conference on Structural & Functional Intermetallics, Vancouver, Canada, July 16-19, 2000, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, p. 20 (Book of Abstracts; Mater. Sci. Eng - in press)
[30] Kumar K.S.: Structural Intermetallics, Eds. R. Darolia, J. J. Lewandowski, C. T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, M. V. Nathal, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1993, p. 87-96
[31] Varin R. A., Zbroniec L.: High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys, VII, Eds. C. C. Koch, C. T. Liu, N. S. Stoloff, A. Wanner, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 460, Pittsburgh, PA, 1997, p. 121-126
[32] Varin R. A., Zbroniec L.: Structural Intermetallics 1997, Eds. M. V. Nathal, R. Darolia, C. T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1997, p. 787-793
[33] Zbroniec L.: PhD Thesis, University of Waterloo, 1999
[34] Varin R. A., Zbroniec L., Wang Z. G.: Intermetallics (in press)
[35] Liu C. T., Kim Y.-W.: Scripta Metali. Mater. 27 (1992) 599-603
[36] Baker I., Munroe P. R.: Intern. Mater. Reviews, 42 (1997) 181-205
[37] George E. P., Liu C. T.: Structural Intermetallics 1997, Eds. M. V. Nathal, R. Darolia, C. T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, 1997, pp. 693-702
[38] Liu C. T., George E. P., Maziasz P. J., Schneibel J. H.: Mater. Sci. Eng. A258 (1998) 84-98
[39] Cohron J. W., Lin Y., Zee R. H., George E. P.: Acta mater. 46 (1998) 6245-6256
[40] Cohron J. W., Lin Y., Zee R. H., George E. P.: High-Temperature Ordered Intermetallic Alloys VIII, Eds. E. P. George, M. J. Mills, M. Yamaguchi, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 552, Warrendale, PA, 1999, pp. K.K. 4.71-4.7.5
[41] Carleton R., George E. P., Zee R. H.: Intermetallics, 3 (1995) 433-441
[42] George E. P., Baker I.: Phil. Mag. A, 77 (1998) 737
[43] George E. P., Baker I.: Intermetallics, 6 (1998) 759-763
[44] Huffman G. P., Fisher R. M.: J. Appl. Phys. 38 (1967) 735-742
[45] Besnus M. J., Herr A., Meyer A. J. P.: J. Phys. F: Metal Phys. 5 (1975) 2138-2147
[46] Yamashita K., Ima M., Matsuno M., Sato A.: Phil. Mag. A, 78 (1998) 285-303
[47] Amils X., JNogués J., Munoz J. S., Surinach S., Baró M. D.: Mater. Sci. Forum, 312-314 (1999) 531-538
[48] Fuji M., Saito K. Y., Wakayama K., Kawasaki M., Yoshioka T., Isshiki T., Nishio K., Shiojiri M.: Phil. Mag. A, 79 (1999) 2013-2023
[49] Yang Y., Baker L: Phil. Mag. A, 79 (1999) 449-461
[50] Varin R. A., Czujko T., Bystrzycki J., Calka A.: 5th Int. Conference on Structural & Functional Intermetallics, Vancouver, Canada, July 16-19, 2000, The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, p. 10 (Book of Abstracts) (Mater. Sci. Eng – in press)
[51] Petrovic J. J., Vasudevan A. K.: Mater. Sci. Eng. A261 (1999) 1-5
[52] Hebsur M. G., Nathal M. V.: Structural Intermetallics 1997, Eds. M. V. Nathal, R. Darolia, C. T. Liu, P. L. Martin, D. B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, The Minerals, Metals & Socjety, Warrendale, PA, 1997, pp. 949-958
[53] Schultz R., Huot J., Liang G., Boily S.: A. Van Neste, Mater. Sci. Forum, 312-314 (1999) 625-622
[54] Schultz R., Huot J., Liang G., Boily S., Lalande G., Denis M. C., Dodelet J. P.: Mater. Sci. Eng., A267 (1999) 240-245
[55] Schwarz R. B.: MRS Bulletin, 24 (11) (1999) 40-44
[56] Sandrock G.: J. Alloys & Compounds, 293-295 (1999) 877-888
[57] Załuski L., Załuska A., Tessier P., Ström-Olsen J. O., Schultz R.: Miater. Sci. Forum, 225-227 (1996) 853-858
[58] Orimo S., Ikeda K., Fuji H., Fujikawa Y., Kitano Y., Yamamoto K.: Acta Mater., 45 (1997) 2271-2278
[59] Nohara S., Fujita N., Zhang S. G., Inoue H., Iwakura C.: J. Alloys & Compounds, 267 (1998) 76-78
[60] Liang G., Boily S., Huot J., Van Neste A., Schultz R.: J. Alloys & Compounds, 267 (1998) 302-306
[61] Abdellaoui M., Cracco D., Percheron-Guegan A.: J. Alloys & Compounds, 268 (1998) 233-240
[62] Tessier P., Enoki H., Bououdina M., Akiba E.: J. Alloys & Compounds, 268 (1998) 285-289
[63] Orimo S., Fuji H.: Intermetallics, 6 (1998) 185-192
[64] Berlouis L. E. A., Cabrera E., Hall Barientos E., Hall P. J., Dodd S., Morris S., Imam M. A.: J. Alloys & Compounds, 305 (2000) 82-89
[65] Orimo S., Ikeda K., Fuji H., Saruki S., Fukunaga T., Zttel A., Schlapbach L.: Acta mater., 46 (1998) 4519-4525
[66] Terzieva M., Khrussanova M., Peshev P.: J. Alloys & Compounds, 267 (1998) 235-239
[67] Liang G., Huot J., Boily S., Van Neste A., Schultz R.: J. Alloys & Compounds, 297 (2000) 261-265
[68] Sun D., Gigi F., Enoki H., Ross D. K., Akiba E.: Acta Mater., 48 (2000) 2363-2372
[69] Cracco D., Percheron-Guegan A.: J. Alloys & Compounds, 268 (1998) 248-255
[70] Jung C. B., Kim J. H., Lee K. S.: J. Alloys & Compounds, 267 (1998) 265-269
[71] Yang J., Ciureanu M., Roberge R.: Matenals Letters, 43 (2000) 234-239
[72] Zhu M., Zhu W. H., Gao Y., Che X. Z., Ahn J. H.: Mater. Sci. Eng., A286 (2000) 130-134
[73] Wang P., Wang A., Zhang H, Ding B., Hu Z.: J. Alloys & Compounds, 297 (2000) 240-245
[74] Intermetallic Compounds; Principles and Practice, Eds. J.H. Westbrook, R. L. Fleischer, John Wiley & Sons, Chichester, Vol. 1-Principles, 1995, p.xxv.
[75] Villars P.: Pearson’s Handbook Desk Edition (Crystallographic Data for Intermetallic Phases), Materials Park, OH, 1997

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS3-0003-0016