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Phase Formation Kinetics of Titanium Aluminides Produced from Elemental Powder Mixtures

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Published/Copyright: November 9, 2021

Abstract

An elemental powder composite Ti-48 at.% Al was prepared by cold extrusion. The kinetics of annealing-induced phase formation at 800 °C was studied using quantitative X-ray diffraction, and the results were analyzed in terms of a one-dimensional multiphase diffusion model. During heating to 800 °C, a reaction takes place which results in a multiphase mixture containing Ti3Al, TiAl, Al2Ti and Al3Ti. Subsequent annealing at 800 °C leads to the growth of the phases TiAl and Al2Ti at the expense of Ti3Al and Al3Ti. In the competitive growth stage, the diffusion through Al2Ti is 1.4 times quicker than through TiAl. After consumption of Al3Ti, the growth of TiAl at the expense of Al2Ti and Ti3Al can be described by a classical t -law where t is the annealing time. Due to the statistical nature of the original microstructure, the final stages of TiAl growth are slowed down according to Johnson-Mehl-Avrami growth kinetics with exponent n = 0.61.

Abstract

Ein Verbundwerkstoff Ti-48 at.% Al wurde durch Kaltstrangpressen von Elementarpulvern hergestellt. Die Kinetik der Phasenbildung bei 800 °C wurde durch quantitative Röntgenanalyse untersucht, und die Ergebnisse wurden mit Hilfe eines eindimensionalen mehrphasigen Diffusionsmodells ausgewertet. Während des Aufheizens auf 800 °C findet eine Reaktion statt, bei der ein Mehrphasengemisch aus Ti3Al, TiAl, Al2Ti und Al3Ti entsteht. Weitere Wärmebehandlung bei 800 °C führt zu einem Wachstum der Phasen TiAl und Al2Ti auf Kosten von Ti3Al und Al3Ti. In dieser Phase konkurrierenden Wachstums ist die Diffusion durch Al2Ti 1,4-mal schneller als durch TiAl. Nach der Auflösung von Al3Ti kann das Wachstum von TiAl auf Kosten von Al2Ti und Ti3Al durch ein klassisches t -Gesetz beschrieben werden, wobei t die Wärmebehandlungsdauer ist. Aufgrund der statistischen Natur des Aüsgangsgefüges wird das Ende des TiAl-Wachstums gemäß der Johnson-Mehl-Avrami-Wachstumskinetik mit dem Exponenten n = 0.61 verlangsamt.


M. Dahms: Fachhochschule Flensburg, Kanzeleistraße 91–93, D-24943 Flensburg, Germany. T. J. Jewett, C. Michaelsen: GKSS Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Max-Planck-Straße, D-21502 Geesthacht, Germany.

Literature

1 Wang, G.X.; Dahms, M.: PMI 24 (1992) 219 – 225.Search in Google Scholar

2 Wang, G.X.; Dahms, M.: Metall. Trans. A 24A (1993) 1517 – 1526.10.1007/BF02646592Search in Google Scholar

3 Dahms, M.; Wang, G.X.: in: Y. Bando and K.K. Kosuge (eds.), Proc. 1993 Powder Metallurgy World Congress, JSPM, Kyoto, Japan (1994) 408 – 411.Search in Google Scholar

4 Smarsly, W.G.; Dahms, M.: in: Proceedings of the World Conference on Powder Metallurgy, Vol. 2, The Institute of Metals, London, UK (1990) 86 – 92.Search in Google Scholar

5 Smarsly, W.G.; Dahms, M.: in: O. Izumi (ed.), Intermetallic Compounds – Structure and Mechanical Properties, The Japan Institute of Metals, Sendai, Japan (1991) 947 – 952.Search in Google Scholar

6 Müller, K.; Neubert, X.; Beaven, P.; Rommerskirchen, M.: in: H. Fukotomi and M. Yamaguchi (eds.), Proc. 3rd International SAMPE Symposium, The Japan Chapter of SAMPE, Chiba, Japan (1993) 1564 – 1569.Search in Google Scholar

7 Dahms, M.; Schwantes, S.: Mater. Sci. Eng. A151 (1992) L27 – L29.10.1016/0921-5093(92)90198-ASearch in Google Scholar

8 Kieback, B.; Morgenthal, I.; Nerger, D.; Dahms, M.: in: Proc. 1994 Powder Metallurgy World Congress, Vol. 2, Les éditions de physique, Les Ulis, France (1994) 1267 – 1270.Search in Google Scholar

9 Morgenthal, I.; Hübner, G.; Kieback, B.; Nerger, D.: as Ref. [8] 1247 – 1250.Search in Google Scholar

10 Jewett, T.J.; Dahms, M.: J. Mater. Synth. and Proc. 3 (1995) 339 – 352.Search in Google Scholar

11 Kim, M.-S.; Shibue, K.: in: N.J. Kim (ed.), Light Materials for Transportation Systems, Center for Advanced Aerospace Materials, Kyongju, Korea (1993) 295 – 303.Search in Google Scholar

12 van Loo, F.J.J.; Rieck, G.D.: Acta metall. 21 (1973) 61 – 71.10.1016/0001-6160(73)90220-4Search in Google Scholar

13 Bohnenkamp, U.; Wang, G.X.; Jewett, T.J.; Dahms, M.: Intermetallics 2 (1994) 275 – 283.10.1016/0966-9795(94)90013-2Search in Google Scholar

14 Jewett, T.J.;Wang, G.X.; Bohnenkamp, U.; Dahms, M.: as Ref. [8] 1457 – 1460.Search in Google Scholar

15 Chung, F.H.: J. Appl. Cryst. 7 (1974) 519 – 531, 8 (1975) 17 – 19.10.1107/S0021889874010375Search in Google Scholar

16 Kidson, G.V.: J. Nucl. Mater. 3 (1961) 21 – 29.10.1016/0022-3115(61)90175-1Search in Google Scholar

17 Avrami, M.: J. Chem. Phys. 7 (1939) 1103, 8 (1940) 212, 9 (1941) 177.10.1063/1.1750380Search in Google Scholar

18 Johnson, W.A.; Mehl, R.F.: Trans. Am. Inst. Min. Eng. 135 (1939) 1.Search in Google Scholar

19 Christian, J.W.: The Theory of Transformations in Metals and Alloys, Pergamon, Oxford, UK (1965).Search in Google Scholar

20 Criado, J.M.; Ortega, A.: Acta. metall. 35 (1987) 1715 – 1721.10.1016/0001-6160(87)90117-9Search in Google Scholar

Received: 1996-04-01
Published Online: 2021-11-09

© 1997 Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 24.4.2026 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/ijmr-1997-0023/html?lang=en
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