Propiedades mecánicas de la aleación ferrítica Fe76Al12V12 endurecida por precipitación coherente Fe2AlV (L21)
2016
| Tesista | Pedro Antonio FERREIRÓS Ingeniero Mecánico - Universidad Tecnológica Nacional FR Haedo - Argentina Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina Doctor en Ciencia y Tecnología, Mención Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina |
| Directores | Dr. Gerardo RUBIOLO. CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina Dra. Paula Regina ALONSO. CNEA, UNSAM - Argentina |
| Lugar de realización | División Aleaciones Especiales - Departamento Transformaciones y Propiedades - Gerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina |
| Fecha Defensa | 19/12/2016 |
| Jurado | Dr. Raúl E. BOLMARO. IFIR, UNR, CONICET - Argentina Dr. Roberto MARTINEZ SANCHEZ. Centro de Investigación en Materiales Avanzados CIMAV - México Ing. Teresa PÉREZ. UNSAM - Argentina |
| Código | IS/TD 103/16 |
Título completo
Propiedades mecánicas de la aleación ferrítica Fe76Al12V12 endurecida por precipitación coherente Fe2AlV (L21)
Resumen
En el sistema Fe-Al-V pueden obtenerse aleaciones cuya resistencia es incrementada a través de una distribución homogénea de precipitados de fase ordenada L21 y composición Fe2AlV sobre una matriz ferrítica para aplicaciones de alta temperatura en centrales de energía eléctrica.
El efecto del envejecimiento en el rango de 600 a 700 °C en la aleación ferrítica Fe76Al12V12 se investigó por microdureza y microscopía electrónica de transmisión. La teoría de engrosamiento por longitud de difusión apantallada se utiliza para analizar la cinética de maduración. Los precipitados presentaron a temperatura ambiente un pico de endurecimiento con un incremento de la tensión crítica resuelta de corte de 450 MPa para un radio promedio de precipitado de 10 nm. La resistencia está controlada por un mecanismo de endurecimiento por orden para el corte de precipitados en tamaños alrededor del pico de endurecimiento, y el mecanismo de Orowan para tamaños mayores.
La aleación Fe76Al12V12 previamente envejecida a 700 °C en el endurecimiento máximo presentó una temperatura de transición dúctil frágil a 617 °C, la misma fue registrada utilizando ensayos de impacto Charpy con un dispositivo innovador de calentamiento In-situ. Valores de tensión de fluencia de 815 y 592 MPa para 600 y 650 °C, respectivamente, fueron obtenidos en compresión a velocidad de deformación = 5 x10-4 s-1.
Adicionalmente, con el objetivo de buscar condiciones óptimas para el refinamiento de grano, se caracterizó el comportamiento de la deformación en caliente bajo condiciones de compresión a 900 °C. El cambio del mecanismo de recristalización dinámica continua a discontinua ocurre entre las velocidades 1 y 30 s-1.
Finalmente, se investigó el potencial de la micro-aleación con Ti para aumentar la temperatura de equilibrio del campo A2+L21. La temperatura de transformación de fase de mayor interés tecnológico (A2+L21 → B2+L21) sube 12 °C para la aleación Fe76Al12V9Ti3. Se identificaron importantes efectos secundarios, la adición de titanio incrementa la velocidad de engrosamiento de los precipitados, el desajuste de red cristalina entre matriz-precipitado y la capacidad de endurecimiento por precipitación coherente.Complete Title
Mechanical properties of the ferritic alloy Fe76Al12V12 hardened by coherent precipitation of Fe2AlV (L21)
Abstract
In the Fe-Al-V system, can be obtained alloys whose resistance is increased through a homogeneous distribution precipitates of L21 ordered phase and Fe2AlV composition on a ferritic matrix for high temperature applications in energy power plants.
The effect of aging in the range 600 to 700 °C on the ferritic Fe76Al12V12 alloy was investigated using micro-hardness test and transmission electron microscopy. The diffusion screening length coarsening theory is used to analyze the ripening kinetics. At room temperature, the increment of critical resolved shear stress has a peak of 450 MPa for a precipitate radius of 10 nm. The strength is controlled by a precipitate shearing mechanism for sizes around that of peak strengthening, and the Orowan dislocation bypass mechanism for larger sizes.
The Fe76Al12V12 alloy earlier aged at 700 °C until the maximum hardening, show a brittle ductile transition temperature at 617 °C by using a Charpy impact tester provided with an innovative in-situ heating device.
Yield stress values of 815 and 592 MPa for 600 and 650 ° C respectively were obtained in compressive deformation rate = 5 x10-4 s-1.
In addition, with the aim of finding optimum conditions for the grain refinement in the Fe76Al12V12 alloy, the deformation behavior under hot compression conditions was characterized at 900 °C. The change from continuous to discontinuous dynamic recrystallization mechanism occurs between strain rate 1 and 30 s-1.
The potential of Ti micro alloying to increase the equilibrium temperature of the A2+L21 two phase field was investigated. The phase transformation temperature of major technological interest (A2+L21 → B2+L21) rises slightly, 12 °C for the alloy Fe76Al12V9Ti3. Significant side effects were identified; the addition of titanium increases the coarsening rate of precipitates, the crystal lattice matrix-precipitate misfit and the hardening ability of coherent precipitation.volver al listado