Optimising the Al and Ti compositional window for the design of γ’ (L12)-strengthened Al–Co–Cr–Fe–Ni–Ti high entropy alloys

材料科学 金属间化合物 体积分数 微观结构 溶解 高熵合金 相(物质) 脆性 高温合金 热力学 冶金 合金 复合材料 物理化学 化学 物理 有机化学
作者
Jithin Joseph,Murugesan Annasamy,Sitarama R. Kada,Peter Hodgson,Matthew Barnett,Daniel Fabijanic
出处
期刊:Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing [Elsevier]
卷期号:835: 142620-142620 被引量:61
标识
DOI:10.1016/j.msea.2022.142620
摘要

The effect of the relative contents of Al and Ti on the equilibrium phase formation in a novel Ni 51 Co 18 Fe 5 Cr 10 Al 16-X Ti X high entropy superalloy (HESA) system was analysed using Thermo-Calc software (TCHEA-3 database). The proposed HESAs showed a broad γ+γ′ equilibrium phase field over an extended temperature range (from 660 ° C to a γ′-dissolution temperature >1184 ° C) without the presence of brittle intermetallic phases. The effect of Al/Ti ratio on the microstructure, mechanical properties and precipitation strengthening of the HESAs was determined. The proposed alloys showed a high volume fraction (∼60%) of a (Ni, Co) 3 (Al, Ti)-type ordered (γ′) phase in a disordered face-centered cubic matrix phase (γ). The microstructure and the thermal properties of the HESAs showed excellent correlation to the theoretical thermodynamic predictions. A lower Al/Ti ratio improved the mechanical properties of the HESA system due to the high lattice misfit between the γ and γ′ phases. The homogenised and aged Ni 51 Co 18 Fe 5 Cr 10 Al 8 Ti 8 HESA exhibited a γ′-volume fraction of 63%, γ′-dissolution temperature of 1200 ° C and yield strengths of 1056 MPa and 852 MPa at room-temperature and 800 ° C, respectively. The present work shows the potential to design Al–Co–Cr–Fe–Ni–Ti HESAs with a high volume fraction of γ′-phase and excellent mechanical properties. • Ni 51 Co 18 Fe 5 Cr 10 Al 16-X Ti X showed a broad γ+γ′ only equilibrium phase field over an extended temperature range (660 ° C to a γ′-dissolution temperature >1184 ° C). • Yield strength of Ni 51 Co 18 Fe 5 Cr 10 Al 16-X Ti X alloys increased with a decrease in Al/Ti ratio due to the increased the lattice misfit between γ and γ′ phases. • Ni 51 Co 18 Fe 5 Cr 10 Al 16-X Ti X alloys with a γ′-volume fraction of 63% and γ′-dissolution temperature of 1200 ° C. • Homogenised and aged Ni 51 Co 18 Fe 5 Cr 10 Al 8 Ti 8 HESA exhibited yield strengths of 1056 MPa and 852 MPa at room-temperature and 800 °C.
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