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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 13/2014

01.12.2014

The Computational Design of W and Co-Containing Creep-Resistant Steels with Barely Coarsening Laves Phase and M23Cas the Strengthening Precipitates

verfasst von: Qi Lu, Wei Xu, Sybrand van der Zwaag

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 13/2014

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Abstract

Generally, Laves phase and M23C6 are regarded as undesirable phases in creep-resistant steels due to their very high-coarsening rates and the resulting depletion of beneficial alloying elements from the matrix. In this study, a computational alloy design approach is presented to develop martensitic steels strengthened by Laves phase and/or M23C6, for which the coarsening rates are tailored such that they are at least one order of magnitude lower than those in existing alloys. Their volume fractions are optimized by tuning the chemical composition in parallel. The composition domain covering 10 alloying elements at realistic levels is searched by a genetic algorithm to explore the full potential of simultaneous maximization of the volume fraction and minimization of the precipitates coarsening rate. The calculations show that Co and W can drastically reduce the coarsening rate of Laves and M23C6 and yield high-volume fractions of precipitates. Mo on the other hand was shown to have a minimal effect on coarsening. The strengthening effects of Laves phase and M23C6 in the newly designed alloys are compared to existing counterparts, showing substantially higher precipitation-strengthening contributions especially after a long service time. New alloys were designed in which both Laves phase and M23C6 precipitates act as strengthening precipitates. Successfully combining MX and M23C6 was found to be impossible.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat M. Taneike, F. Abe and K. Sawada: Nature 2003, vol. 424, pp. 294–96.CrossRef M. Taneike, F. Abe and K. Sawada: Nature 2003, vol. 424, pp. 294–96.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat D. Rojas, J. Garcia, O. Prat, G. Sauthoff and A. R. Kaysser-Pyzalla: Mater. Sci. Eng. A 2011, vol. 528, pp. 5164–76.CrossRef D. Rojas, J. Garcia, O. Prat, G. Sauthoff and A. R. Kaysser-Pyzalla: Mater. Sci. Eng. A 2011, vol. 528, pp. 5164–76.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat F. S. Yin and W. S. Jung: Metall. Mater. Trans. A 2008, vol. 40A, pp. 302-309. F. S. Yin and W. S. Jung: Metall. Mater. Trans. A 2008, vol. 40A, pp. 302-309.
4.
Zurück zum Zitat O. Prat, J. Garcia, D. Rojas, C. Carrasco and A. R. Kaysser-Pyzalla: Mater. Sci. Eng., A 2010, vol. 527, pp. 5976–83.CrossRef O. Prat, J. Garcia, D. Rojas, C. Carrasco and A. R. Kaysser-Pyzalla: Mater. Sci. Eng., A 2010, vol. 527, pp. 5976–83.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Å. Gustafson and M. Hättestrand: Mater. Sci. Eng., A 2002, vol. 333, pp. 279–86.CrossRef Å. Gustafson and M. Hättestrand: Mater. Sci. Eng., A 2002, vol. 333, pp. 279–86.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat F. Abe, T. Horiuchi, M. Taneike and K. Sawada: Mater. Sci. Eng. A 2004, vol. 378, pp. 299–303.CrossRef F. Abe, T. Horiuchi, M. Taneike and K. Sawada: Mater. Sci. Eng. A 2004, vol. 378, pp. 299–303.CrossRef
7.
8.
Zurück zum Zitat A. Kipelova, M. Odnobokova, A. Belyakov and R. Kaibyshev: Metall. Mater. Trans. A 2013, vol. 44A, pp. 577–83.CrossRef A. Kipelova, M. Odnobokova, A. Belyakov and R. Kaibyshev: Metall. Mater. Trans. A 2013, vol. 44A, pp. 577–83.CrossRef
9.
10.
Zurück zum Zitat F. Liu, D. H. R. Fors, A. Golpayegani, H. O. Andrén and G. Wahnström: Metall. Mater. Trans. A 2012, vol. 43A, pp. 4053–62.CrossRef F. Liu, D. H. R. Fors, A. Golpayegani, H. O. Andrén and G. Wahnström: Metall. Mater. Trans. A 2012, vol. 43A, pp. 4053–62.CrossRef
11.
13.
Zurück zum Zitat Y. Yamamoto, M. Takeyama, Z. P. Lu, C. T. Liu, N. D. Evans, P. J. Maziasz and M. P. Brady: Intermetallics 2008, vol. 16, pp. 453–62.CrossRef Y. Yamamoto, M. Takeyama, Z. P. Lu, C. T. Liu, N. D. Evans, P. J. Maziasz and M. P. Brady: Intermetallics 2008, vol. 16, pp. 453–62.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat B. Kuhn, M. Talik, L. Niewolak, J. Zurek, H. Hattendorf, P. J. Ennis, W. J. Quadakkers, T. Beck and L. Singheiser: Mater. Sci. Eng. A 2014, vol. 594, pp. 372–80.CrossRef B. Kuhn, M. Talik, L. Niewolak, J. Zurek, H. Hattendorf, P. J. Ennis, W. J. Quadakkers, T. Beck and L. Singheiser: Mater. Sci. Eng. A 2014, vol. 594, pp. 372–80.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat I. Tarigan, K. Kurata, N. Takata, T. Matsuo and M. Takeyama: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., pp. 317–22. I. Tarigan, K. Kurata, N. Takata, T. Matsuo and M. Takeyama: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., pp. 317–22.
16.
Zurück zum Zitat K. Kimura, K. Seki, Y. Toda and F. Abe: ISIJ Int. 2001, vol. 41, pp. S121–25.CrossRef K. Kimura, K. Seki, Y. Toda and F. Abe: ISIJ Int. 2001, vol. 41, pp. S121–25.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Y. Toda, H. Tohyama, H. Kushima, K. Kimura and F. Abe: JSME Int. J. Ser. A, vol. 48, pp. 125–31.CrossRef Y. Toda, H. Tohyama, H. Kushima, K. Kimura and F. Abe: JSME Int. J. Ser. A, vol. 48, pp. 125–31.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Q. Lu, W. Xu, and S. van der Zwaag: Comput. Mater. Sci. 2014, vol. 84, 198–205.CrossRef Q. Lu, W. Xu, and S. van der Zwaag: Comput. Mater. Sci. 2014, vol. 84, 198–205.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Q. Lu, W. Xu, and S. van der Zwaag: Acta Mater. 2014, vol. 64, pp. 133–43.CrossRef Q. Lu, W. Xu, and S. van der Zwaag: Acta Mater. 2014, vol. 64, pp. 133–43.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat W. Xu, P. E. J. Rivera-Díaz-del-Castillo, W. Wang, K. Yang, V. Bliznuk, L. A. I. Kestens and S. van der Zwaag: Acta Mater. 2010, vol. 58, pp. 3582–93.CrossRef W. Xu, P. E. J. Rivera-Díaz-del-Castillo, W. Wang, K. Yang, V. Bliznuk, L. A. I. Kestens and S. van der Zwaag: Acta Mater. 2010, vol. 58, pp. 3582–93.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat W. Xu, P. E. J. Rivera-Díaz-del-Castillo and S. van der Zwaag: Comput. Mater. Sci. 2008, vol. 44, pp. 678–89.CrossRef W. Xu, P. E. J. Rivera-Díaz-del-Castillo and S. van der Zwaag: Comput. Mater. Sci. 2008, vol. 44, pp. 678–89.CrossRef
23.
24.
Zurück zum Zitat E. Orowan: Theory of dislocation bowing. (Institute of Metals Symposium on Internal Stresses in Metals and Alloys, London, 1948), pp. 451. E. Orowan: Theory of dislocation bowing. (Institute of Metals Symposium on Internal Stresses in Metals and Alloys, London, 1948), pp. 451.
26.
Zurück zum Zitat J. Ågren, M. T. Clavaguera-Mora, J. Golczewski, G. Inden, H. Kumar and C. Sigli: Calphad-Comput. Coupling Phase Diagr. Thermochem. 2000, vol. 24, pp. 41-54.CrossRef J. Ågren, M. T. Clavaguera-Mora, J. Golczewski, G. Inden, H. Kumar and C. Sigli: Calphad-Comput. Coupling Phase Diagr. Thermochem. 2000, vol. 24, pp. 41-54.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat R. W. Cahn, P. Haasen: Physical Metallurgy. (Elsevier, Amsterdam, North-Holland, 1996). R. W. Cahn, P. Haasen: Physical Metallurgy. (Elsevier, Amsterdam, North-Holland, 1996).
28.
29.
Zurück zum Zitat A. Kostka, K. G. Tak, R. J. Hellmig, Y. Estrin and G. Eggeler: Acta Mater. 2007, vol. 55, pp. 539–50.CrossRef A. Kostka, K. G. Tak, R. J. Hellmig, Y. Estrin and G. Eggeler: Acta Mater. 2007, vol. 55, pp. 539–50.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat M. Shibuya, Y. Toda, K. Sawada, H. Kushima and K. Kimura: Mater. Sci. Eng. A 2011, vol. 528, pp. 5387–93.CrossRef M. Shibuya, Y. Toda, K. Sawada, H. Kushima and K. Kimura: Mater. Sci. Eng. A 2011, vol. 528, pp. 5387–93.CrossRef
31.
Metadaten
Titel
The Computational Design of W and Co-Containing Creep-Resistant Steels with Barely Coarsening Laves Phase and M23C6 as the Strengthening Precipitates
verfasst von
Qi Lu
Wei Xu
Sybrand van der Zwaag
Publikationsdatum
01.12.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 13/2014
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-014-2557-x

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