Modelling of the influence of alloy composition on flow stress in high-strength nickel-based superalloys
Source abstract
Abstract
A model is proposed for the variation of the yield strength of nickel-based superalloys as a function of chemical composition. Consistent with hardening theory, alloy strength is assumed to be proportional to the product of the anti-phase boundary (APB) energy and the square root of the fraction of the strengthening c 0 phase. A relationship is established between the APB energy estimated using a CALPHAD database and predictions from density functional theory. Quantitative estimates of the role played by Ti, Ta, Nb, Cr, W and Mo suggest that these elements have a profound effect on APB energy. A procedure is proposed to enable the strength to be estimated from an initial input of the chemical composition alone. Predictions are made for new multicomponent alloys. Insight is provided into how composition may be isolated for optimal strengthening. However, the size and spacing of the c 0 precipitates is not explicitly predicted or considered; future work must address this. 2014 Published by Elsevier Ltd. on behalf of Acta Materialia Inc.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗
Research context
OpenAlex topics: High Temperature Alloys and Creep · Advanced Materials Characterization Techniques · High-Temperature Coating Behaviors
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
References (72)
Show source-provided references
1. Miao · Acta Mater · 2012 · 60 · 284010.1016/j.actamat.2012.01.049 ↗
2. Collins · Acta Mater · 2013 · 61 · 779110.1016/j.actamat.2013.09.018 ↗
3. Keshavarz · Acta Mater · 2013 · 61 · 654910.1016/j.actamat.2013.07.038 ↗
4. Zhou · Acta Mater · 2014 · 65 · 27010.1016/j.actamat.2013.10.069 ↗
5. Kovarik · Prog Mater Sci · 2009 · 54 · 83910.1016/j.pmatsci.2009.03.010 ↗
6. Reed · 2006
7. Flinn · Trans TMS-AIME · 1960 · 218 · 145
8. Yang · J Chem Phys · 1945 · 13 · 6610.1063/1.1724001 ↗
9. Peierls · Proc R Soc Lond A · 1936 · 154 · 20710.1098/rspa.1936.0047 ↗
10. Cowley · Phys Rev · 1950 · 77 · 66910.1103/PhysRev.77.669 ↗
11. Sun · 1995 · vol. 2 · 67
12. Karnthaler · Acta Mater · 1996 · 44 · 54710.1016/1359-6454(95)00191-3 ↗
13. Dimiduk · Philos Mag A · 1993 · 67 · 67510.1080/01418619308207184 ↗
14. Kruml · Acta Mater · 2002 · 50 · 509110.1016/S1359-6454(02)00364-6 ↗
15. Hemker · Philos Mag A · 1993 · 68 · 30510.1080/01418619308221207 ↗
16. Douin · Philos Mag A · 1991 · 64 · 80710.1080/01418619108213950 ↗
17. Veyssiere · Philos Mag A · 1985 · 51 · 46910.1080/01418618508237567 ↗
18. Douin · Philos Mag A · 1986 · 54 · 37510.1080/01418618608240722 ↗
19. Baluc · Philos Mag A · 1991 · 641 · 13710.1080/01418619108206131 ↗
20. Korner · Philos Mag A · 1988 · 58 · 50710.1080/01418618808210427 ↗
21. Kawavata · Mater Trans JIM · 1992 · 33 · 56510.2320/matertrans1989.33.565 ↗
22. Yu · Mater Des · 1993 · 14 · 6910.1016/0261-3069(93)90051-V ↗
23. Bontemps-Neveu C. PhD thesis. Universite Paris Sud, Orsay; 1991.
24. Ezz · Philos Mag A · 1994 · 69 · 10510.1080/01418619408242213 ↗
25. Kruml · Philos Mag A · 2000 · 80 · 154510.1080/01418610008212135 ↗
26. Sun · Intermetallics · 1999 · 7 · 132910.1016/S0966-9795(99)00051-5 ↗
27. Baither · Philos Mag A · 2002 · 82 · 179510.1080/01418610208235690 ↗
28. Hirth · 1982
29. Cockayne · Philos Mag · 1969 · 20 · 126510.1080/14786436908228210 ↗
30. Baluc · Philos Mag Lett · 1991 · 64 · 32710.1080/09500839108214629 ↗
31. Guo · 1980 · 431
32. Foiles · J Mater Res · 1987 · 2 · 510.1557/JMR.1987.0005 ↗
33. Mishin · Acta Mater · 2004 · 52 · 145110.1016/j.actamat.2003.11.026 ↗
34. Chen · J Mater Res · 1989 · 4 · 6210.1557/JMR.1989.0062 ↗
35. Yoo · Mater Sci Eng A · 1994 · 176 · 43110.1016/0921-5093(94)91011-1 ↗
36. Rosengaard · Phys Rev B · 1994 · 50 · 484810.1103/PhysRevB.50.4848 ↗
37. Paxton · Philos Mag A · 1998 · 78 · 85
38. Mryasov · Acta Mater · 2002 · 50 · 454510.1016/S1359-6454(02)00282-3 ↗
39. Schoeck · Philos Mag Lett · 1999 · 79 · 84910.1080/095008399176544 ↗
40. Paxton · 1992
41. Vamsi · 2012 · 521
42. Chandran · Model Simul Mater Sci · 2011 · 19 · 110.1088/0965-0393/19/2/025008 ↗
43. Inden · J Phys Paris · 1977 · 38 · 37310.1051/jphyscol:1977774 ↗
44. Bieber · J Phys Soc Jpn · 1984 · 53 · 206110.1143/JPSJ.53.2061 ↗
45. Bieber · Z Phys B Condens Mater · 1984 · 57 · 33510.1007/BF01470425 ↗
46. Inden · Philos Mag A · 1986 · 53 · 8710.1080/01418618608242809 ↗
47. Saunders · 1995 · 91
48. Sluiter · J Phase Equilib · 1992 · 13 · 60510.1007/BF02667208 ↗
49. Cardellini · J Mater Res · 1993 · 8 · 250410.1557/JMR.1993.2504 ↗
50. Harris · J Mater Res · 1991 · 6 · 201910.1557/JMR.1991.2019 ↗
51. Colinet · Phys Rev B · 1992 · 45 · 157110.1103/PhysRevB.45.1571 ↗
52. Zunger · Phys Rev Lett · 1990 · 65 · 35310.1103/PhysRevLett.65.353 ↗
53. Wei · Phys Rev B · 1990 · 42 · 962210.1103/PhysRevB.42.9622 ↗
54. Van de Walle · J Phase Equilib · 2002 · 23 · 34810.1361/105497102770331596 ↗
55. Kresse · Phys Rev B · 1996 · 54 · 1116910.1103/PhysRevB.54.11169 ↗
56. Hafner · Comput Phys Commun · 2007 · 177 · 610.1016/j.cpc.2007.02.045 ↗
57. Blöchl · Phys Rev B · 1994 · 50 · 1795310.1103/PhysRevB.50.17953 ↗
58. Kresse · Phys Rev B · 1999 · 59 · 175810.1103/PhysRevB.59.1758 ↗
59. Perdew · Phys Rev Lett · 1996 · 77 · 386510.1103/PhysRevLett.77.3865 ↗
60. Reppich · Acta Metall · 1982 · 30 · 8710.1016/0001-6160(82)90048-7 ↗
61. Reppich · Acta Metall · 1982 · 30 · 9510.1016/0001-6160(82)90049-9 ↗
62. Reppich · 1993 · vol. 6 · 311
63. Guedou · 2008 · 21
64. Radavich · 2004 · 381
65. Kent WB. Report NASA/CR-135131, NASA, Lewis Research Centre; 1977.
66. Ellis D, Gabb TP, Garg A. Report NASA/TM-2004-213140, NASA, Glenn Research Centre; 2004.
67. Huron · 2008 · 181
68. Reed · Acta Mater · 2009 · 57 · 589810.1016/j.actamat.2009.08.018 ↗
69. Crudden · Metall Mater Trans A · 2013 · 44 · 241810.1007/s11661-012-1569-7 ↗
70. Ochial · Acta Metall · 1984 · 32 · 28910.1016/0001-6160(84)90057-9 ↗
71. Kozar · Metall Mater Trans A · 2009 · 40 · 158810.1007/s11661-009-9858-5 ↗
72. Gayda · J Fail Anal Prev · 2003 · 3 · 5510.1007/BF02717409 ↗