Role of copper on Laves phase morphology in 9-12%Cr steels

Danielsen, Hilmar Kjartansson; Liu, Fang

doi:10.1088/1757-899x/219/1/012015

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“…Indeed, an orientation relationship between the Laves phase and some crystalline phases exists, such as in the case of Cu-rich precipitates. It has been suggested that Cu-rich precipitates act as a nucleation site due to the setting of a high-coherence interface between the matching planes, like the case of austenite and Mo-rich BCC precipitate (as shown in table 3) with the C14 polytype [36][37][38]. Li Peng et al [39] have identified an orientation relationship between the C15 polytype and the BCC matrix in Crbased alloys, and the mismatch between planes (equation ( 15)) depends on the chromium content in the alloy for a linear behavior of the thermal expansion coefficient (in both phases).…”

Section: Precipitation Kineticsmentioning

confidence: 99%

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Laves phase formation in Fe-based alloys from strengthening particle to self-healing agent: a review

Wackerling,

Rojas,

Oñate

et al. 2023

Mater. Res. Express

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In this study, were extensively reviewed the hardening and self-healing properties of Laves-phase in Fe-based alloys. First, the microstructural features of different polytypes of the Laves-phase, focusing on the thermodynamics and kinetics of formation in ferritic and martensitic steels were revised. C14 was identified as the dominant polytype in steels, providing strengthening by precipitation, anchoring of dislocation, and interphase boundaries, thereby increasing the creep resistance. Although the Laves phase is widely known as a reinforcement particle (or even a detrimental phase in some systems) in martensitic/ferritic and ferritic steels, recent findings have uncovered a promising property. Particles with self-healing characteristics provide creep resistance by delaying creep cavities formation. In this regard, different elements such as tungsten and molybdenum are known to provide this feature to binary and tertiary ferrous alloys due to their ability to diffuse into the creep cavities and form Laves-phase Fe(Mo,W)2. To date, self-healing by precipitation has only been reported in commercial stainless steel AISI 312, 347, and 304 modified with boron, nevertheless with a little contribution to creep rupture life. Although, commercial computational tools with thermodynamic and kinetic databases are available for researchers, to tackle the self-healing process with exactitude, genetic algorithms arise as a new tool for computational design. The two properties of Laves phase reported in the literature, precipitation hardening and self-healing agent, is a mix that can bring out a new research field. Therefore, it is not unreasonable to think of tailor-made high chromium creep-resistant steels reinforced by Laves-phase coupled with self-healing properties. However, owing to the characteristic of Laves-phase seems to be a complex challenge, mainly due to the crystallographic features of this phase in comparison with the host matrix, available computational tools, and databases.

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Section: Precipitation Kineticsmentioning

confidence: 99%

“…Example of orientation relationship between Laves phase and matrix phase from different systems[36][37][38][39].…”

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Laves phase formation in Fe-based alloys from strengthening particle to self-healing agent: a review

Wackerling,

Rojas,

Oñate

et al. 2023

Mater. Res. Express

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“…Adicionalmente, también se identificó una fase FCC (CuMn) aislada debido a la diferencia en la entalpía de mezcla con el resto de los elementos químicos que componen la aleación. La estructura FCC (CuMn) permitió la precipitación preferencial de fase Laves y γ'' presumiblemente por la disminución de la energía interfacial y el aumento de la fuerza impulsora de ambos precipitados en esta solución sólida por el Cu como se ha reportado en diversas investigaciones previas [405][406][407][408][409][410]. Finalmente, la aleación presentó una fase σ resultante de la descomposición de la fase B2 a bajas temperaturas.…”

Section: Resultados De Fabricación Y Microestructura En Aleaciones De...unclassified

Diseño de aleación de alta entropía de alto desempeño mecánico en condiciones de bajas y altas temperaturas para aplicaciones energéticas y aeroespaciales.

Rojas Jara,

Melendrez Castro

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Debido al continuo avance tecnológico y a los crecientes requerimientos de la industria moderna, es necesario buscar materiales de alto rendimiento para satisfacer las necesidades industriales actuales como la automotriz, aeroespacial y energética, que enfrentan claras limitaciones en las condiciones de fabricación y en los requerimientos de los materiales. Además, para obtener materiales de alto rendimiento, se han tenido que buscar nuevas metodologías de diseño. Ejemplo de lo anterior son las aleaciones de alta entropía. Su diseño requiere la consideración de variables no convencionales o no contempladas en la metodología CALPHAD. Una de estas variables son los rangos de estabilidad de los electrones de valencia, que están acoplados al factor de empaquetamiento atómico. Adicionalmente, el diseño de materiales progresivos esta involucrando el aprendizaje automático como método predictivo de aleaciones complejas. En este contexto, se han diseñado, fabricado y caracterizados materiales metálicos complejos, que incluyen un acero avanzado de alta resistencia mecánica y aleaciones de alta entropía con mecanismos de refuerzo mecánico. Estos materiales buscan satisfacer las necesidades de las industrias mencionadas, y ofrecen una solución prometedora para mejorar el desempeño de los componentes y sistemas utilizados en ellas. El diseño se realizó utilizando CALPHAD, análisis exploratorio de datos y aprendizaje automático para las aleaciones de alta entropía. Se estudiaron los mecanismos de refuerzo por plasticidad inducida y precipitación mediante caracterización microestructural y mecánica en múltiples escalas para aplicaciones energéticas y aeroespaciales. Como principales resultados en el acero avanzado de alta resistencia mecánica se obtuvo posterior al tratamiento de temple y partición una retención máxima de austenita de un 10.75% con una absorción de energía indirecta (tolerancia al daño) de 30.55 GPa%. Además, se ha observado que la estabilización de la austenita retenida se ve afectada por el espesor de la muestra debido a la cinética de difusión durante el proceso de partición. Esto se debe a que, a medida que aumenta el espesor, la muestra experimenta una menor homogeneidad de temperatura a lo largo del tiempo debido a la transferencia de calor. Los principales resultados obtenidos en las aleaciones de alta entropía consistieron en nuevos rangos de estabilidad basados en la concentración de electrones de valencia (VEC por sus siglas en inglés) acoplado al factor de empaquetamiento atómico para la predicción de fases. La resistencia a bajas y altas temperaturas de la aleación de alta entropía diseñada Fe36.29Cr28.9Ni26.15Cu4.17Ti1.67V2.48C0.46 es destacable entre la media de las aleaciones de alta entropía FCC, incluso en su condición salida de fundición. La aleación presentó una resistencia al impacto a -196°C de 103.01 J y de 93.195 J para una temperatura de 25°C debido a refuerzo por plasticidad inducida mixta TRIP/TWIP. La resistencia al daño obtenida a temperaturas de 600°C fue de 30.06 GPa% y a temperatura ambiente de 47.64 GPa%, siendo una aleación apta para aplicaciones a altas temperaturas y a temperaturas extremadamente bajas. La aleación de alta entropía Fe37.37Cr26.38Ni7.44Cu6.41Mn17.59Nb1.17C3.63 resulto en una aleación eutéctica de grano ultrafino con refuerzo de fase B2 principalmente. La resistencia al daño en la condición solubilizada parcialmente fue de 37.20 GPa%, el refuerzo mecánico proporcionado por la fase B2 y grano ultrafino son prometedores, sin embargo, es requerido un mayor control sobre la fase Laves.

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Role of copper on Laves phase morphology in 9-12%Cr steels

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Laves phase formation in Fe-based alloys from strengthening particle to self-healing agent: a review

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