PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Analiza procesów wydzieleniowych i koagulacji cząstek fazy międzymetalicznej w żarowytrzymalym stopie Fe-Ni

Autorzy
Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Analysis of the precipitation and growth processes of intermetallic phase in a high-temperature Fe-Ni alloy
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
W pracy badano wpływ przedłużonego starzenia na proces wydzielania i koagulacji faz międzymetalicznych i węglików w żarowytrzymałym stopie austenitycznym Fe-Ni. Próbki poddano przesycaniu w warunkach 980 °C/2h/woda, a następnie starzeniu przy temperaturach 715,750 i 780 °C oraz czasach wytrzymania od 0,5 do 500 h. Badania strukturalne prowadzono na transmisyjnym mikroskopie elektronowym (TEM) oraz na dyfraktometrze rentgenowskim. Po przesycaniu badany stop odznaczał się strukturązbliźniaczonegoaustenituzniewielkąilościąnierozpuszczonych wydzieleń, tj. węglika TiC, azotka TiN, węglikoazotka Ti(C,N), węgliko-siarczka Ti4C2S2, fazy Lavesa Ni2Si oraz borka MoB (rys. 1, 2). Zastosowanie starzenia wywołuje w badanym stopie procesy wydzieleniowe faz międzymetalicznych typu y'[Ni3(Al,Ti)], >/[Ni3Ti], G[Ni]6Ti6Si7], p[NiTi] i a[Cr046Mo040Si014] oraz węglika typu M23C6 (rys. 3-10). Główną fazą wydzielającą się podczas starzenia stopu była faza międzymetaliczna typu y'. Na podstawie bezpośrednich pomiarów ze zdjęć elektronowych wyznaczono podstawowe parametry stereologiczne fazy y', tj.: średnią średnicę cząstek (L>), udział objętościowy cząstek (KF) i średnią odległość między cząstkami (ld) (tabela 2, rys. 11-14). Opierając się na teorii i5^(Lifshitz-Slyozov-Wagner) podjęto próbę ilościowego opisania stopnia wzrostu fazy y' w funkcji temperatury i czasu starzenia. Dla analizowanych temperatur starzenia uzyskano liniowe zależności zmian D w funkcji pierwiastka trzeciego stopnia z czasu starzenia (r"3), co świadczy o zgodności z teorią LSW (rys. 15). Energia aktywacji (E) procesu koagulacji fazy y' została wyznaczona z nachylenia prostej Arrheniusa, zaś jej oszacowana wartość wyniosła 299 kj/mol (rys. 16). Wielkość ta jest zbliżona do wartości energii aktywacji dyfuzji pierwiastków rozpuszczonych w austenicie i biorących udział we wzroście fazy y'.
EN
The influence of prolonged aging on the precipitation and growth processes of the intermetallic phases and carbides in a high-temperature austeni-tic Fe-Ni alloy has been studied. The samples were subjected to a solution heat treatment at 980 °C for 2 h and water quenched, and then aged at temperatures 715,750 and 780 °C at holding time from 0.5 to 500 h. Structural investigations were conducted using transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction. After solution heat treatment the alloy has the structure of twinned austenite with a small amount of undissolved precipitates as carbide TiC, nitride TiN, carbonitride Ti(C,N), carbosulfide Ti4C2S2, Laves'phase Ni2Si and boride MoB (Figs. 1, 2). The application of aging causes precipitation processes of y' [Ni3(Al,Ti)], r\ [Ni3Ti], G [Ni|6Ti6Si7], /?[NiTi] and <7[Cr046Mo040Si014] intermetallic phases as well as the carbide M23C6 (Figs. 3-10). The main phase precipitating during aging was the y' intermetallic phase. Direct measurements on the electron micrographs allowed to calculate the structural parameters of the y' phase: mean diameter (D), volume fraction (KK) and mean distance between particles (IJ (Table 2, Figs. 11-14). Taking advantage of the LSW (Lifshitz-Slyozov-Wagner) theory, at attempt was undertaken to provide a quantitative description of the y' particles growth as a function of temperature and aging time. In accordance with the LSW theory, linear dependencies of changes in D as a function of the cube root of the aging time (tm) were elaborated for the analyzed aging temperature (Fig. 15). From the slope of the Arrhenius straight line, the activation energy (E) of the y' phase coagulation process was determined, with its value estimated at 299 kJ/mole (Fig. 16). This value was very close to the activation energy for diffusion of solute elements in y-Fe which are considered to contribute to the growth of y' phase.
Rocznik
Strony
53--58
Opis fizyczny
Bibliogr. 20 poz., rys., tab.
Twórcy
autor
Bibliografia
  • [1] Sims Ch. T., Hagel W. C.: The Superalloys, A Wiley Interscience Publication, New York, 1972
  • [2] Morlet J.: High Temperature Alloys. Their Exploitable Potential, Elsevier Applied Science, London and New York, 1985, s. 221
  • [3] Brooks J. W., Bridges P. J.: High Temperature Alloys for Gas Turbines and other Applications, D. Reidl Publish. Company, Netherlands, 1986
  • [4] Reed R. P., Tobler R. L., Mikesel R. P.: Advances in Cryogenic Engineering, Plenum Press, New York and London, 1983, s. 321
  • [5] Stickler R.: Phase Stability in Superalloys. High-Temperature Materials in Gas Turbines, Brown Boveri & Company Ltd., Baden, Switzerland, 1973, s. 115
  • [6] Schubert F.: Phase Stability in High-Temperature Alloys, Appied Science Publishers Ltd., London, 1981, s. 119
  • [7] Mikułowski B.: Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe – Nadstopy, Wydawnictwa AGH, Kraków, 1997
  • [8] Maciejny A., Ducki K.: Zmiany struktury i właściwości żarowytrzymałych stali austenitycznych umacnianych wydzieleniowo fazami międzymetalicznymi typu γ’, Inż. Mat., 3(1990), s. 50
  • [9] Lifshitz I. M., Slyozow V. V.: The kinetics of precipitation from supersaturated solid solution, Journal Phys. Chem. Solids, 19(1/2), 1961, s. 35
  • [10] Wagner C.: Theorie der Alterung von Niederschlägen durch Umlösen (Ostvald Reifung), Zeitschrift für Elektrochemie, 65(7/8), s. 581
  • [11] Ducki K. J., Hetmańczyk M.: The infl uence of prolonged aging on the structure and properties of precipitation hardened austenitic alloy, Inż. Mat., 4(2001), s. 290
  • [12] Ducki K. J., Hetmańczyk M., Kuc D.: Analysis of precipitation process of the intermetallic phases in a high-temperature Fe–Ni austenitic alloy, Mat. Chem. Physc. 81(2003), s. 490
  • [13] Szala J.: Program komputerowy Met-Ilo do analizy obrazu, Pol. Śląska, Katowice, 1997 (nie publikowane)
  • [14] Ryś J.: Stereologia materiałów, Fotobit Design s.c., Kraków, 1995
  • [15] Czyrska-Filemonowicz A., Dubiel B., Wiencek K.: Determination of the oxide particle density in ODS alloys by means of transmission electron microscopy, Acta Stereol., 17/2 (1998), s. 225
  • [16] Dubiel B., Wosik J., Kruk A., Penkalla H. J., Czyrska-Filemonowicz A.: Quantitative TEM microstructural analysis of Ni-based superalloy Waspaloy, Proceedings of the Stereology and Image Analysis in Materials Science, Fotobit Design s.c., Kraków, 2000, s. 135
  • [17] Schröder J. H., Arzt E.: Electron-Microscopic Investigations of Dispersion- Strengthened Superalloys, Prakt. Metallogr., 25(6), 1988, s. 264
  • [18] Kusabiraki K., Takasawa Y., Ooka T.: Precipitation and Growth of γ’ and η Phases in 53Fe–26Ni–15Cr Alloy, ISIJ International, 35(5), 1995, s. 542
  • [19] Pickering F. B.: Some aspects of the precipitation of nickel–aluminium–titanium intermetallic compounds in ferrous materials, Heat Treatment’73, The Metals Society, 1975, London, s. 391
  • [20] Wilson F. G.: Effect of second-phase particles on the mechanical properties of steels, The Iron and Steel Institute, London, 1971, s. 16.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPL8-0005-0011
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.