Skip to main content
Erschienen in: Journal of Iron and Steel Research International 3/2023

30.08.2022 | Original Paper

Effect of boron addition on microstructure and mechanical properties of an additively manufactured superalloy

verfasst von: Rui Wang, Dao-hong Wang, Peng Zhang, Zhi-qing Yang, Jing-jing Liang, Jin-guo Li

Erschienen in: Journal of Iron and Steel Research International | Ausgabe 3/2023

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The effect of boron addition (0.010, 0.015, and 0.020 wt.%) on the microstructure and mechanical properties of an additively manufactured superalloy was examined. The as-built microstructure was investigated by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results demonstrate that boron precipitates as M3B2 boride at the grain boundary. The increase in boron content increases the amount of γ/γ′ eutectic and the size and fraction of M3B2 boride. Boron creates nanoscale fine borides at grain boundaries, which significantly reinforces grain boundaries. The mechanical property analysis indicated that the addition of boron improved the tensile ductility at 760 °C and stress rupture properties at 760 °C/780 MPa. However, with the excessive addition of boron, the mechanical property was reduced.
Literatur
[1]
[2]
Zurück zum Zitat S.S. Babu, N. Raghavan, J. Raplee, S.J. Foster, C. Frederick, M. Haines, R. Dinwiddie, M.K. Kirka, A. Plotkowski, Y. Lee, R.R. Dehoff, Metall. Mater. Trans. A 49 (2018) 3764–3780.CrossRef S.S. Babu, N. Raghavan, J. Raplee, S.J. Foster, C. Frederick, M. Haines, R. Dinwiddie, M.K. Kirka, A. Plotkowski, Y. Lee, R.R. Dehoff, Metall. Mater. Trans. A 49 (2018) 3764–3780.CrossRef
[3]
Zurück zum Zitat H.E. Helmer, C. Körner, R.F. Singer, J. Mater. Res. 29 (2014) 1987–1996.CrossRef H.E. Helmer, C. Körner, R.F. Singer, J. Mater. Res. 29 (2014) 1987–1996.CrossRef
[4]
Zurück zum Zitat L.N. Carter, C. Martin, P.J. Withers, M.M. Attallah, J. Alloy. Compd. 615 (2014) 338–347.CrossRef L.N. Carter, C. Martin, P.J. Withers, M.M. Attallah, J. Alloy. Compd. 615 (2014) 338–347.CrossRef
[5]
Zurück zum Zitat M. Zhong, H. Sun, W. Liu, X. Zhu, J. He, Scripta Mater. 53 (2005) 159–164.CrossRef M. Zhong, H. Sun, W. Liu, X. Zhu, J. He, Scripta Mater. 53 (2005) 159–164.CrossRef
[6]
Zurück zum Zitat M.M. Attallah, R. Jennings, X. Wang, L.N. Carter, MRS Bull. 41 (2016) 758–764.CrossRef M.M. Attallah, R. Jennings, X. Wang, L.N. Carter, MRS Bull. 41 (2016) 758–764.CrossRef
[7]
Zurück zum Zitat A.T. Clare, R.S. Mishra, M. Merklein, H. Tan, I. Todd, L. Chechik, J. Li, M. Bambach, J. Mater. Process. Technol. 299 (2022) 117358.CrossRef A.T. Clare, R.S. Mishra, M. Merklein, H. Tan, I. Todd, L. Chechik, J. Li, M. Bambach, J. Mater. Process. Technol. 299 (2022) 117358.CrossRef
[8]
Zurück zum Zitat A. Hariharan, L. Lu, J. Risse, A. Kostka, B. Gault, E.A. Jägle, D. Raabe, Phys. Rev. Mater. 3 (2019) 123602.CrossRef A. Hariharan, L. Lu, J. Risse, A. Kostka, B. Gault, E.A. Jägle, D. Raabe, Phys. Rev. Mater. 3 (2019) 123602.CrossRef
[9]
Zurück zum Zitat S. Griffiths, H. Ghasemi Tabasi, T. Ivas, X. Maeder, A. De Luca, K. Zweiacker, R. Wróbel, J. Jhabvala, R.E. Logé, C. Leinenbach, Addit. Manuf. 36 (2020) 101443. S. Griffiths, H. Ghasemi Tabasi, T. Ivas, X. Maeder, A. De Luca, K. Zweiacker, R. Wróbel, J. Jhabvala, R.E. Logé, C. Leinenbach, Addit. Manuf. 36 (2020) 101443.
[10]
Zurück zum Zitat E. Chauvet, P. Kontis, E.A. Jägle, B. Gault, D. Raabe, C. Tassin, J.J. Blandin, R. Dendievel, B. Vayre, S. Abed, G. Martin, Acta Mater. 142 (2018) 82–94.CrossRef E. Chauvet, P. Kontis, E.A. Jägle, B. Gault, D. Raabe, C. Tassin, J.J. Blandin, R. Dendievel, B. Vayre, S. Abed, G. Martin, Acta Mater. 142 (2018) 82–94.CrossRef
[11]
Zurück zum Zitat A. Després, S. Antonov, C. Mayer, C. Tassin, M. Veron, J.J. Blandin, P. Kontis, G. Martin, Materialia 19 (2021) 101193.CrossRef A. Després, S. Antonov, C. Mayer, C. Tassin, M. Veron, J.J. Blandin, P. Kontis, G. Martin, Materialia 19 (2021) 101193.CrossRef
[13]
[14]
Zurück zum Zitat S.C. Huang, A.I. Taub, K.M. Chang, Acta Metall. 32 (1984) 1703–1707.CrossRef S.C. Huang, A.I. Taub, K.M. Chang, Acta Metall. 32 (1984) 1703–1707.CrossRef
[15]
Zurück zum Zitat Y. Liu, K.Y. Chen, G. Lu, J.H. Zhang, Z.Q. Hu, Acta Mater. 45 (1997) 1837–1849.CrossRef Y. Liu, K.Y. Chen, G. Lu, J.H. Zhang, Z.Q. Hu, Acta Mater. 45 (1997) 1837–1849.CrossRef
[16]
[17]
Zurück zum Zitat X.Y. Cheng, X.J. Wan, J.T. Guo, C.T. Liu, Scripta Mater. 38 (1998) 959–964.CrossRef X.Y. Cheng, X.J. Wan, J.T. Guo, C.T. Liu, Scripta Mater. 38 (1998) 959–964.CrossRef
[18]
Zurück zum Zitat P. Kontis, E. Alabort, D. Barba, D.M. Collins, A.J. Wilkinson, R.C. Reed, Acta Mater. 124 (2017) 489–500.CrossRef P. Kontis, E. Alabort, D. Barba, D.M. Collins, A.J. Wilkinson, R.C. Reed, Acta Mater. 124 (2017) 489–500.CrossRef
[19]
Zurück zum Zitat P. Kontis, H.A.M. Yusof, S. Pedrazzini, M. Danaie, K.L. Moore, P.A.J. Bagot, M.P. Moody, C.R.M. Grovenor, R.C. Reed, Acta Mater. 103 (2016) 688–699.CrossRef P. Kontis, H.A.M. Yusof, S. Pedrazzini, M. Danaie, K.L. Moore, P.A.J. Bagot, M.P. Moody, C.R.M. Grovenor, R.C. Reed, Acta Mater. 103 (2016) 688–699.CrossRef
[20]
Zurück zum Zitat M.A. Burke, J. Greggi Jr., G.A. Whitlow, Scripta Metall. 18 (1984) 91–94.CrossRef M.A. Burke, J. Greggi Jr., G.A. Whitlow, Scripta Metall. 18 (1984) 91–94.CrossRef
[21]
Zurück zum Zitat C. Wang, Y. Guo, J. Guo, L. Zhou, Mater. Sci. Eng. A 639 (2015) 380–388.CrossRef C. Wang, Y. Guo, J. Guo, L. Zhou, Mater. Sci. Eng. A 639 (2015) 380–388.CrossRef
[22]
Zurück zum Zitat X. Li, M. Ou, M. Wang, L. Zhang, Y. Ma, K. Liu, J. Mater. Sci. Technol. 60 (2021) 177–185.CrossRef X. Li, M. Ou, M. Wang, L. Zhang, Y. Ma, K. Liu, J. Mater. Sci. Technol. 60 (2021) 177–185.CrossRef
[23]
Zurück zum Zitat H.R. Zhang, O.A. Ojo, M.C. Chaturvedi, Scripta Mater. 58 (2008) 167–170.CrossRef H.R. Zhang, O.A. Ojo, M.C. Chaturvedi, Scripta Mater. 58 (2008) 167–170.CrossRef
[24]
Zurück zum Zitat T.J. Garosshen, T.D. Tillman, G.P. McCarthy, Metall. Trans. A 18 (1987) 69–77.CrossRef T.J. Garosshen, T.D. Tillman, G.P. McCarthy, Metall. Trans. A 18 (1987) 69–77.CrossRef
[25]
Zurück zum Zitat P. Kontis, E. Chauvet, Z. Peng, J. He, A.K. da Silva, D. Raabe, C. Tassin, J.J. Blandin, S. Abed, R. Dendievel, B. Gault, G. Martin, Acta Mater. 177 (2019) 209–221.CrossRef P. Kontis, E. Chauvet, Z. Peng, J. He, A.K. da Silva, D. Raabe, C. Tassin, J.J. Blandin, S. Abed, R. Dendievel, B. Gault, G. Martin, Acta Mater. 177 (2019) 209–221.CrossRef
[26]
Zurück zum Zitat W.S. Walston, I.M. Bernstein, A.W. Thompson, Metall. Trans. A 22 (1991) 1443–1451.CrossRef W.S. Walston, I.M. Bernstein, A.W. Thompson, Metall. Trans. A 22 (1991) 1443–1451.CrossRef
[27]
Zurück zum Zitat L. Wang, F. Pyczak, J. Zhang, L.H. Lou, R.F. Singer, Mater. Sci. Eng. A 532 (2012) 487–492.CrossRef L. Wang, F. Pyczak, J. Zhang, L.H. Lou, R.F. Singer, Mater. Sci. Eng. A 532 (2012) 487–492.CrossRef
[28]
Zurück zum Zitat B. Ruttert, C. Meid, L. Mujica Roncery, I. Lopez-Galilea, M. Bartsch, W. Theisen, Scripta Mater. 155 (2018) 139–143.CrossRef B. Ruttert, C. Meid, L. Mujica Roncery, I. Lopez-Galilea, M. Bartsch, W. Theisen, Scripta Mater. 155 (2018) 139–143.CrossRef
[29]
Zurück zum Zitat S. Zhenxue, L. Jiarong, L. Shizhong, L. Yushi, Z. Jinqian, Rare Met. Mater. Eng. 39 (2010) 1334–1338. S. Zhenxue, L. Jiarong, L. Shizhong, L. Yushi, Z. Jinqian, Rare Met. Mater. Eng. 39 (2010) 1334–1338.
[30]
Zurück zum Zitat X.W. Li, L. Wang, J.S. Dong, L.H. Lou, J. Mater. Sci. Technol. 30 (2014) 1296–1300.CrossRef X.W. Li, L. Wang, J.S. Dong, L.H. Lou, J. Mater. Sci. Technol. 30 (2014) 1296–1300.CrossRef
[31]
[32]
Zurück zum Zitat X. Li, M. Ou, M. Wang, X. Zha, Y. Ma, K. Liu, J. Mater. Sci. Technol. 73 (2021) 108–115.CrossRef X. Li, M. Ou, M. Wang, X. Zha, Y. Ma, K. Liu, J. Mater. Sci. Technol. 73 (2021) 108–115.CrossRef
[33]
Zurück zum Zitat J. Yang, Q. Zheng, M. Ji, X. Sun, Z. Hu, Mater. Sci. Eng. A 528 (2011) 1534–1539.CrossRef J. Yang, Q. Zheng, M. Ji, X. Sun, Z. Hu, Mater. Sci. Eng. A 528 (2011) 1534–1539.CrossRef
[34]
Zurück zum Zitat H. Wang, J. Yang, J. Meng, S. Ci, Y. Yang, N. Sheng, Y. Zhou, X. Sun, J. Alloy. Compd. 860 (2021) 157929.CrossRef H. Wang, J. Yang, J. Meng, S. Ci, Y. Yang, N. Sheng, Y. Zhou, X. Sun, J. Alloy. Compd. 860 (2021) 157929.CrossRef
Metadaten
Titel
Effect of boron addition on microstructure and mechanical properties of an additively manufactured superalloy
verfasst von
Rui Wang
Dao-hong Wang
Peng Zhang
Zhi-qing Yang
Jing-jing Liang
Jin-guo Li
Publikationsdatum
30.08.2022
Verlag
Springer Nature Singapore
Erschienen in
Journal of Iron and Steel Research International / Ausgabe 3/2023
Print ISSN: 1006-706X
Elektronische ISSN: 2210-3988
DOI
https://doi.org/10.1007/s42243-022-00825-0

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2023

Journal of Iron and Steel Research International 3/2023 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.