Multi-phase-field simulation of D019-χ transformation in Co-Al-W superalloy with L12-γ′ + fcc-γ phases

材料科学 相(物质) 奥斯特瓦尔德成熟 高温合金 扩散 热力学 蠕动 压力(语言学) 过冷 动力学 结晶学 冶金 微观结构 化学 纳米技术 物理 哲学 量子力学 有机化学 语言学
作者
Yongsheng Li,Hongli Long,Xiaoyuan Zhang,Shuping Shi,Peng Sang,Zan Zhang
出处
期刊:Computational Materials Science [Elsevier BV]
卷期号:230: 112445-112445
标识
DOI:10.1016/j.commatsci.2023.112445
摘要

The L12-γ′-Co3(Al, W) phase in Co-based superalloys substantially improves the creep properties and oxidation resistance. However, the cubic γ′ phase in Co-Al-W superalloy becomes unstable at high temperature and transforms into the strip-shaped D019-χ-Co3W phase with prolonged aging. The transformation mechanism and evolution kinetics of the χ phase in Co-8.25Al-10 W (at.%) superalloy with γ + γ' phases are studied by establishing the multi-phase-filed model with the sublattice free energies of fcc-L12 and hcp-D019 phases. Aged at 1173 K, the γ' phase transforms into χ phase through in-situ transformation by superlattice intrinsic stacking faults (SISF), the strip-shaped χ phase grows in direction of [0001]χ[111]γ and forms an angle of 60° with the alignment orientations [100]γ′ and [010]γ′ of γ′ phase. The strip-shaped χ phase causes the stress concentration and the large difference of diffusion potential, promoting the continuous transformation of the γ' phase to χ phase, the Ostwald ripening of γ′ phase happens simultaneously at the regions with low diffusion potential. The chemical potential shows a dominated effect on driving the transformation of γ′ phase to χ phase. The study reveals the mechanisms and driving force of multi-phase transformation from fcc to D019 structure with the stress change in these phases.
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