Till innehåll på sidan

Creep modeling and first-principles investigation of high-temperature alloys

Tid: Må 2021-03-15 kl 09.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/j/66589542927, Stockholm (English)

Ämnesområde: Teknisk materialvetenskap

Respondent: Jing Zhang , Egenskaper

Opponent: Professor Gunther Eggeler, Ruhr-Universität Bochum

Handledare: Docent Pavel A. Korzhavyi, Materialvetenskap; Professor Rolf Sandström, Materialvetenskap, Materialvetenskap, Brinell Center - Oorganiska gränsskikt, BRIIE

Exportera till kalender

Abstract

Rostfria stål och nickelbaserade superlegeringar används i stor utsträckning för att tillverka komponenter som utnyttjas vid höga temperaturer. Kryphållfastheten är en viktig egenskap i dessa tillämpningar. En hög kryphållfasthet år i allmänhet resultatet av en kombination av bidrag från fast lösning, partiklar och dislokationer. Vissa aspekter av lösningshärdning är inte klarlagda tidigare. Denna avhandling utgörs av två delar.

I den första delen används grundläggande krypmodeller för att undersöka kryphastigheten hos nickelbaslegeringar. De grundläggande modellerna är baserad på dislokationsteorier och inga justerbara storheter användes för att beskriva krypdata. Alla parametrar i modellen härleds från experimentella data eller med beräkningsmetoder som ab initio. I modellen beaktas effekter av staplingsfel, deformationsinducerade vakanser och diffusion längs dislokationer. I avhandlingen visas att de har stor inverkan på krypbeteendet hos nickelbaslegeringar. 

W har visats vara ett viktigt element för att skapa lösningshärdning och höja kryphållfastheten. Många ternära och mer komplexa nickelbaslegeringar är baserade Ni-W-lösningar. Modellerna i avhandlingen kan beskriva hur W dramatiskt minskar kryphastigheten bl.a. på grund av inverkan av staplingsfelsenergin.

I den andra delen görs beräkningar för egenskaper av betydelsen för kryphållfasthet med hjälp av ab initio metoder. Den exakta muffin-tenn-orbitalmetoden har kombinerats med den koherenta potentialapproximationen och en kvasi-harmonisk Debye-modell för att förutsäga elastiska och termodynamiska egenskaper vid höga temperaturer. Med hjälp av ab initio metoder kan värden för egenskaper erhållas där experimentalla data saknas. 

I avhandlingen studeras elastiska och termodynamiska egenskaper med hjälp av ab initio metoder hos ren nickel, nickelbaserade fasta lösningar och Fe25Cr20NiMnNb austenitiskt rostfritt stål. Även om modellerna inte kan reproducera temperaturberoendet i alla behandlade fall, så har värdena för skjuvmodulen, värmeutvidgningskoefficienten och entropi erhållits, som ligger nära dem från experimentella observationer.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-290595