The effect of microstructure on ductility of NiAL

• Autorzy: Dollár A. , Dymek S. , Dollár M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ mikrostruktury na plastyczność NiAl

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

NiAl, an intermetallic compound with the B2 ordered structure, exhibits potential as a viable high temperature structural material. Hawever, before this material (and other intermetallics) can be of practical use a number of technical problems must be overcome, including lack of ductility at the room temperature. In an attempt to address the brittleness of NiAl, and based on a premise that grain refinement may lead to significant ductility improvements mechanical alloying and nanocrystalline synthesis were used to produce fine-grained NiAl. The mechanically alloyed NiAl with an average grain size of about 0.5um, unlike its coarse grained, cast counterpart, exhibits a notable room temperature compressive ductility due to two contributing microstructural factors: i) the development of the <110> texture during hot extrusion leading to the activation of additional slip systems, and ii) the predominance of low angle grain boundaries. In the nanocrystalline form, NiAl with an average grain size in the range from 2 to 10 mm, exhibits measurable room temperature ductility in biaxial disc tests, unlike itscoarse-grained counterpart. This observation can be explained assuming that diffusional, rather than dislocacion, mechanisms control plastic deformation of the nanocrystalline NiAl. The emphasis of the present paper is on rationalizing the inproved room temperature ductility in mechanically alloyed and nanocrystalline NiAl. The most significant conclusion of the present discusiion - contraty to widespread beliefs - is that grain size plays only an indirect role in controlling ductility.

PL

NiAl, związek międzymetaliczny o strukturze krystalicznej B2 jest potencjalnym materiałem do zastosowań konstrukcyjnych w wysokich temperaturach. Jednakże, zanim ten materiał (a także inne intermetaliki) znajdzie praktyczne zastosowanie muszą zostać pokonane liczne techniczne przeszkody, włączając w to kruchość w temperaturze pokojowej. Opierając się na założeniu, że rozdrobnienie ziarna może prowadzić do znacznej poprawy plastyczności NiAl, wytworzono ten zwiazek w drobnoziarnistej postaci metodami mechanicznej oraz nanokrystalicznej syntezy. Mechanicznie wytwarzany NiAl, o wielkości ziarna ok. 0,5 um, wykazywał znaczną plastyczność podczas próby ściskania w temperaturze pokojowej, w przeciwieństwie do NiAl wytwarzanego klasyczną metodą wytapiania. Przyczynami wzrostu plastyczności w materiale wytwarzanym mechanicznie były: i) rozwój tekstury włóknistej <110> podczas "na gorąco", która ułatwia aktywację dodatkowych systemów poślizgu, oraz ii) duży udział w strukturze granic niskokątowych. W nanokrystalicznej formie o wielkości ziarna ok. 2 do 10 nm, NiAl wykazywał w temperaturze pokojowej mierzalną ciągliwość w dwuosiowej próbie zginania, natomiast materiał o większym ziarnie był kruchy. Obserwacja ta prowadzi do wniosku, że dyfuzyjne, a nie dyslokacyjne mechanizmy kontrolują odkształcenie plastyczne NiAl w nanokrystalicznej formie. W niniejszej pracy położono nacisk na wyjaśnienie zjawiska poprawy plastyczności NiAl w temperaturze pokojowej wywołanego rozdrobnieniem ziarna. Najważniejszym osiągnięciem tej pracy jest wykazanie, wbrew ogólnemu przekonaniu, że zmniejszenie wielkości ziarna w NiAl wpływa jedynie w pośredni sposób na plastyczność.

Słowa kluczowe

EN

intermetallics; mechanical alloying; nanocrystalline materials; ductility; grain size

PL

intermetalik; platyczność; ziarnistość

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Archives of Metallurgy
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 47, iss. 1
• Strony: 3--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Dollár A.

• Miami University, Oxford, Oh, USA

autor

Dymek S.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

autor

Dollár M.

• Miami University, Oxford, Oh, USA

Bibliografia

• [1] R. Darolia. Journal of Metals. 43, 44 (]991).
• [2] R.D. Field, D.F. Lahrman, R. Darolia, Acta Met. Mater. 39, 2961 (1991).
• [3] I. Baker, P. Nagpal, F. Liu, P.R. Munroe, Acta Met. Mater. 36, 1637 (1991).
• [4] I. Baker, P.R. Munroe, Jorunal of Metals 163, 28 (1988).
• [5] J.C. Williams Procedings of the 2nd International Symposium on Structural Intermetallics. eds. M.V. Nathal et al., TMS publication, Warrendale. PA p. 3, (1997).
• [6] M. Dollár, S. Dymek, S.J. Hwang, P. Nash, Met. Trans. 24A, 1993 (1993).
• [7] M.S. Choudry, M. Dollár, J. Eastman, Mat. Sci. Eng. A256, 803 (1998).
• [8] P.S. Kadkakir, G.M. Michal K. Vedula, Metall. Trans. 21A, 279 (1990).
• [9] R.D Noebe, R.R. Bowman J.T. Kim, M. Larsen, R. Gibala, High Temperature Aluminides and Intermetallics, eds. S.H. Whang et al., TMS publication, Warrendale. PA p. 271 (1990)
• [10] S.M. Copley, Metall. Trans. 93, 1599 (1963).
• [11] A. Ball, R.E. Smallman, Acta Met. 14, 1517 (1966).
• [12] R. von Mises, Z. Angew, Math. 8, 161 (1928).
• [13] E.M. Schulson, D.R. Barker. Scripta Met. 17, 519 (1983).
• [14] R.T. Pascoe, C.W.A. Newcy, Phys. Status Solidi 29, 357 (1968).
• [15] C.H. Lloyd, M.H. Loretto, Phys. Status Solidi 39, 163 (1970).
• [16] A. Kelly, G.W. Groves, Crystallography and Crystal Defects, Longman, England p. 251 (1970).
• [17] M. Dollár, S. Dymek, S.J. Hwang, P. Nash, Scripta Met. Mater. 26, 29 (1992).
• [18] A.H. Cottrel, Trans. AIME 212, 192 (1958).
• [19] M. Choudry, PhD Thesis, Illinois Institute of Technology, Chicago (1998).
• [20] R.W. Siegel, Nanostructured Materials 3, 1 (1993).
• [21] A. Lasalmonie, J.L. Strudel, J. Mater. Sci. 21, 1837 (1986).
• [22] G. Palumbo. S.J. Thorpe. K.T. Aust. Scripta Mat. 24. 1347 (1990).
• [23] T. Haubold, R Bohn, R. Birringer, H. Gleiter, Mater. Sci. & Eng. A 153, 679 (1992).