Mechanisches Legieren, Gefuege und Kriechverhalten dispersionsgehaerteter NiAl-Werkstoffe

Die intermetallische Phase NiAl (Schmelztemperatur 1638 C) ist aufgrund einiger Eigenschaften als potentieller Hochtemperaturwerkstoff praedestiniert. Allerdings haben unzureichende mechanische Eigenschaften bei hoher Temperatur (>1000 C, Kriechfestigkeit) und bei Raumtemperatur (Bruchzaehigkeit) bisher einen Durchbruch verhindert. Diese Arbeit zeigt, wie die Kriechfestigkeit von NiAl entscheidend verbessert werden kann. Das Konzept der Oxiddispersionshaertung (ODS) wird mit Hilfe der pulvermetallurgischen Verfahrenstechnik des mechanischen Legierens auf NiAl uebertragen. Nach erfolgter Kompatkierung durch heissisostatisches Pressen wird das Werkstoffgefuege mittels geeigneter thermomechanischer Behandlung und anschliessender sekundaerer Rekristallisation optimiert. Die Ergebnisse von Druckkriechversuchen an ODS-NiAl im sekundaer rekristallisierten Zustand sowie vergleichend durchgefuehrte Experimente an unverstaerktem NiAl lassen erkennen, dass die wesentliche Steigerung der Kriechfestigkeit selbst bei Temperaturen von 1450 C vorliegt. Der neu entwickelte Werkstoff nimmt somit eine Stellung zwischen metallischen Superlegierungen und keramischen Werkstoffen ein. (orig./MM)The inter-metallic phase NiAl (melting temperature 1638 C) ist predestined as a potential high temperature material due to some of its properties. However, insufficient mechanical properties at high temperature (>1000 C, creep strength) and at room temperature (toughness at fracture) have prevented a breakthrough so far. This work shows how the creep strength of NiAl can be decisively improved. The concept of oxide dispersion hardening (ODS) is transferred to NiAl with the aid of powder metallurgy technique of the mechanical alloying. After compacting by hot isostatic pressing, the material structure is optimised by means of suitable thermo-mechanical treatment and then secondary recrystallisation. The results of pressure creep tests on ODS-NiAl in the seconday recrystallised state and comparative experiments on unstrengthened NiAl show that there is a considerable increase in creep strength, even at temepratures of 1450 C. The newly developed material therefore takes up a position between metallic superalloys and ceramic materials. (orig./MM)Available from TIB Hannover / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Influence of coarse second phase additions on mechanical properties of NiAl

NiAl/Nb and NiAl/Cr composite materials were prepared by a powder metallurgical approach. The content of the second phases varied between 5 and 10 weight percent. The thermodynamic stability of Nb and Cr particles in the NiAl matrix was studied at 1473 K (1200 °C) by means of SEM, XRD and microhardness measurements. In the case of Nb the formation of a Laves phase (NbNiAl) was observed whereas the Cr particles remained stable but were hardened to a remarkable extent due to in-diffusion of Ni and Al. This paper presents the results of three-point bending tests performed on as-HIPed and annealed material at room temperature and elevated temperatures. The yielding behavior at room temperature and the creep behavior at 1200 K (927 °C) were investigated by compression tests

Entwicklung von intermetallischen Phasen mit Dispersionshaertung (ODS) und grobphasiger Verstaerkung Abschlussbericht

The project task was to optimize the intermetallic phase NiAl which offers attractive properties such as the high melting point of 1638 C and the excellent oxidation resistance in order to further improve the advantages by enhancing the creep resistance at temperatures above 1000 C as well as the brittle fracture properties at room temperature. To begin with, the appropriate parameters were to be established for the processes of mechanical alloying and powder compacting, in order to obtain very fine Y_2O_3 particles to be worked in into the matrix. Already in the project application it was assumed that the dispersion hardening treatment will become effective and optimize the creep resistance only if combined with purposeful preparation of the ideal coarse-grain microstructure. Comprehensive compatibility examinations were to be done with the toughness improving particles, as there are only a few materials containing NiAl that remain stable at temperatures above 1500 C and hence will not negatively affect the creep performance of the composite material. (orig./MM)Das Vorhaben stand unter der Vorgabe, die intermetallische Phase NiAl mit attraktiven Eigenschaften, wie beispielsweise den hohen Schmelzpunkt von 1638 C und die exzellente Oxidationsbestaendigkeit, bezueglich der Kriechbestaendigkeit oberhalb von 1000 C und dem Sproedbruchverhalten bei Raumtemperatur zu optimieren. Dabei waren zunaechst die geeigneten Parameter fuer die Verfahrenstechnik des mechanischen Legierens und der Pulverkompaktierung zu erarbeiten, um moeglichst feine Y_2O_3-Teilchen in die NiAl-Matrix einzumahlen. Bereits im Antragstext des Vorhabens wurde zutreffend vermutet, dass sich der Effekt der Dispersionshaertung erst mit einer gezielten Einstellung eines Grobkorngefueges optimal auf die Kriechfestigkeit auswirkt. Bezueglich der zaehigkeitsverbessernden Teilchen waren umfassende Kompatibilitaetsuntersuchungen durchzufuehren, da nur wenige Werkstoffe in Kombination mit NiAl bei Temperaturen bis zu 1500 C stabil bleiben und die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs bezueglich der Kriecheigenschaften nicht negativ beeinflussen sollten. (orig./MM)Available from TIB Hannover: F96B2021+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman