Microstructure and mechanical properties of intermetallic γ-TiAl alloy alloyed with dysprosium

Abstract

In the present work, the effect of alloying with dysprosium on microstructure and compression mechanical properties of a β-solidifying γ-TiAl alloy has been studied. For this, ingots of the alloys Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B-xDy (at.%) with various additions of dysprosium (x = 0, 0,1 and 1 at.%) were melted. The as-cast alloys were homogenized and then cooled in a furnace. These conditions of the alloys were assumed as the initial cast conditions. Microstructure examination showed that Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B and Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B-0,1Dy alloys had near lamellar microstructures in the initial conditions. Alloying with 1 at.% of dysprosium caused a change in the microstructure morphology from near lamellar to mixed lamellarglobular one. The appearance of globular γ and α 2 grains in the alloy alloyed with 1 at.% of dysprosium resulted in an appreciable refinement of the γ / α 2 colonies. It was revealed that the addition of 1 at.% of dysprosium to the Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B alloy led to changing the phase composition: along with the basic γ, α 2 and β(B2)-phases an additional DyAl 2 phase was detected. Also, oxide particles Dy 2 O 3 were revealed in both alloys containing dysprosium. The alloys under study were subjected to heat treatment, which included a three-stage anneal. As a result, near lamellar structure was obtained in all alloys. It has been established that the alloys containing dysprosium in the heat treated conditions demonstrated higher values of both the strength and ductility as compared to the alloy free of dysprosium. At T = 800°C, the compression mechanical properties of the alloys were found to be similar. В работе изучали влияние легирования диспрозием на микроструктуру и механические свойства на сжатие интерме-таллидного β-затвердевающего γ-TiAl сплава. Для этого были выплавлены слитки сплавов Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B-xDy (ат.%) с различным содержанием диспрозия (x = 0, 0,1 и 1 ат.%). Слитки сплавов подвергали гомогенизационному отжигу с последующим охлаждением в печи. Данное состояние было принято за исходное литое состояние. Выпол-ненные исследования показали, что микроструктура сплавов Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B и Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B-0,1Dy в исходном состоянии преимущественно пластинчатая. Введение в сплав 1 ат.% диспрозия приводит к изменению морфологии микроструктуры от преимущественно пластинчатой к пластинчато-глобулярной. Появление глобуляр-ных γ и α 2 -зерен в сплаве с 1 ат.% диспрозия сопровождается заметным уменьшением размера γ / α 2 колоний. Было показано, что введение 1 ат.% диспрозия в сплав Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B приводит к изменению фазового состава материала: кроме основных γ, α 2 и β(В2)-фаз в сплаве была обнаружена фаза DyAl 2 . Кроме того, в микроструктуре сплавов, содержащих диспрозий, также были обнаружены оксидные частицы Dy 2 O 3 . Для всех исследованных спла-вов была выполнена термическая обработка, включавшая в себя трехстадийный отжиг. В результате во всех сплавах была получена преимущественно пластинчатая микроструктура. Установлено, что сплавы, легированные диспрози-ем, в те...

Influence of Dy and Ho on the Phase Composition of the Ti-Al System Obtained by ‘Hydride Technology’

“…Similarly, it is theoretically plausible to formation the stable phases HoAl 3 and HoAl 2 with common faces: HoAl 3 -Ho 6 Ti 4 Al 43 -Al, TiAl 3 - Ho 6 Ti 4 Al 43 -Al and HoAl 3 -TiAl 3 -Ho₆Ti₄Al₄₃ in the TAH specimen ( Figure 8 ). The obtained diagrams are consistent with the data for the TAD and TAH systems [ 38 , 39 , 40 , 41 ].…”

“…The microhardness for the Ti-Al system obtained by HT is 1.23 ± 0.06 GPa [ 35 ]. The increased microhardness may be associated with a change in the phase composition [ 41 ].…”

PHASE COMPOSITION OF COMPOSITE MATERIALS Ti-Al-Me (Me=Sc, Y, Dy, Ho, Ta) OBTAINED BY the «HYDRIDE TECHNOLOGY»

“…Микродобавка скандия до 0,5 масс.%, в (α+β)-титановом сплаве Ti-6Al-4V приводит к увеличению сопротивления деформации при проведении испытаний на сжатие при температуре 850°С в (α+β)-области за счет блокировки движения дислокаций частицами оксидов Sc 2 O 3 [8], может улучшить высокотемпературный предел текучести в сплавах на основе Ti-Al и Ti-48Al [9]. Добавление диспрозия до 1 ат.% приводит к повышенным прочностным и пластическим свойства на сжатие при комнатной температуре вследствие изменения фазового состава интерметаллидного βзатвердевающего γ-TiAl сплава Ti-45Al-6(Nb,Mo)-0,2B [10]. Микролегирование иттрием до 0,3 ат.%Y может значительно улучшить деформируемость сплавов Ti-43Al-9V и Ti-45Al-5Nb [11], а также улучшить стойкость к длительному окислению сплава состава Ti45Al8Nb [12] The structural and phase composition of the samples based on Ti-49at.%Al-2at.%Me (Ме = Sc, Y, Dy, Ho, Ta) has been presented.…”