TY - JOUR A1 - Epishin, A. A1 - Camin, B. A1 - Hansen, L. A1 - Heuser, M. A1 - Lopez-Galilea, I. A1 - Ruttert, B. A1 - Theisen, W. A1 - Fedelich, Bernard T1 - Refinement and Experimental Validation of a Vacancy Model of Pore Annihilation in Single-Crystal Nickel-Base Superalloys during Hot Isostatic Pressing N2 - Initially, as-cast and homogenized single crystals of nickel-base superalloy CMSX-4 are subjected to hot isostatic pressing at 1288 °C. Two series of experiments are conducted: under the same pressure of 103 MPa but with different durations, between 0.5 and 6 h, and under different pressures, between 15 and 150 MPa, but for the same time of 0.5 h. The porosity annihilation is investigated metallographically and by high-resolution synchrotron X-ray tomography. The obtained experimental results are compared with the predictions of the vacancy model proposed recently in the group. Herein, the model is further refined by coupling with X-ray tomography. The model describes the evolution of the pore arrays enclosed in the 3D synchrotron tomograms during hot isostatic pressing and properly predicts the time and stress dependences of the pore annihilation kinetics. The validated model and the obtained experimental results are used for selecting the optimal technological parameters such as applied pressure and processing time KW - Superalloys KW - HIP KW - Single-Crystal KW - Diffusion PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-526859 VL - 23 IS - 7 SP - 211 AN - OPUS4-52685 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fedelich, Bernard A1 - Feldmann, Titus A1 - Haftaoglu, Cetin A1 - Nolze, Gert A1 - Schriever, Sina A1 - Epishin, A. A1 - Camin, B. A1 - Lopez-Galilea, I. A1 - Ruttert, B. A1 - Theisen, W. T1 - Untersuchung des Kriechverhaltens einer Nickelbasis-Superlegierung bei ultrahohen homologen Temperaturen und Anwendung auf das heiß-isostatische Pressen (HIP) N2 - Mit Hilfe des HIP-Verfahrens („Hot Isostatic Pressing“) werden Poren in der einkristallinen Nickel-Basis Superlegierung CMSX-4 kontinuierlich geschrumpft und dadurch die nach der Erstarrung und der Wärmebehandlung vorhandene Porosität stark reduziert. In diesem Beitrag werden experimentelle und numerische Untersuchungen zu den Mechanismen der Porenschrumpfung zusammengefasst. Es zeigt sich, dass das Verformungsverhalten während Kriechversuchen bei der HIP-Temperatur durch Versetzungsgleitung auf oktaedrischen Ebenen dominiert wird. Dagegen zeigen Messungen der Porositätsabnahme und Simulationen des Porenschließens, dass die Kinetik der Porenschrumpfung durch das Phänomen der Leerstellendiffusion zwischen Poren und Kleinwinkelkorngrenzen („Low Angle Boundary“, LAB) bestimmt wird. Im Gegensatz führt die klassische Kristallviskoplastizität zu einer systematischen Überschätzung dieser Kinetik. Der scheinbare Widerspruch lässt sich auflösen, wenn man bedenkt, dass auf der Skala der Poren Versetzungsquellen nicht gleichmäßig verteilt sind, wie in der konventionellen Kristallplastizität implizit angenommen wird. Stattdessen wird in einem weiterführenden Modell davon ausgegangen, das Kleinwinkelkorngrenzen (LABs) als Versetzungsquellen fungieren, während die Scherspannungen sehr stark in der Nähe der Poren lokalisiert sind, was die Emission von Versetzungen deutlich reduziert. T2 - Langzeitverhalten warmfester Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe CY - Online meeting DA - 27.11.2020 KW - HIP KW - Superlegierung KW - Kriechen PY - 2020 SN - 978-3-946885-95-5 VL - 2020 SP - 28 EP - 39 PB - Forschungsvereinigung Warmfeste Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe AN - OPUS4-51796 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Suárez Ocaño, Patricia A1 - Manzoni, Anna Maria A1 - Lopez-Galilea, I. A1 - Ruttert, B. A1 - Laplanche, G. A1 - Agudo Jácome, Leonardo T1 - Influence of cooling rate on the microstructure and room temperature mechanical properties in the refractory AlMo0.5NbTa0.5TiZr superalloy N2 - Refractory chemically complex alloys with bcc-based microstructures show great potential for high-temperature applications but most of them exhibit limited room-temperature ductility, which remains a challenge. One such example is the AlMo0.5NbTa0.5TiZr alloy, mainly consisting of a nano-scaled structure with an ordered B2 matrix and a high-volume fraction of aligned cuboidal and coherently embedded A2 precipitates. This work aims to investigate how the cooling rate after hot isostatic pressing of the AlMo0.5NbTa0.5TiZr alloy affects its microstructure and its resulting hardness and fracture toughness at room temperature. A slow cooling rate of 5 °C/min leads to a coarse microstructure consisting of aligned slabs (mean A2 precipitate ≈ 25 nm) with a nanohardness of about 8 GPa. In contrast, after the fastest cooling rate (30 °C/min), the A2 precipitates become more cubic with an edge length of ≈ 16 nm, resulting in an increase in nanohardness by 10 %. The fracture toughness is roughly independent of the cooling rate and its mean value (≈ 4.2 MPa∙m1/2) resembles that of some B2 intermetallics and other A2/B2 alloys. As the lattice misfit between the A2 and B2 phases is known to play a key role in microstructure formation and evolution, its temperature dependence between 20 and 900 °C was investigated. These findings offer insights into the evolution of the microstructure and room-temperature mechanical properties of the AlMo0.5NbTa0.5TiZr alloy, which could help the development of advanced chemically complex alloys. KW - High entropy alloy KW - Lattice misfit KW - Scanning electron microscopy KW - Transmission electron microscopy KW - X-ray diffraction KW - Refractory alloy PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-572809 SN - 0925-8388 VL - 949 SP - 169871 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-57280 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -