Equiaxed Cast Polycristalline Refractory Alloys Designed to Be Strengthened by Mono-carbides: Dependence of the As-Cast Microstructure on the Base Element and on the MC-former Element - Université de Lorraine Access content directly
Preprints, Working Papers, ... Year : 2019

Equiaxed Cast Polycristalline Refractory Alloys Designed to Be Strengthened by Mono-carbides: Dependence of the As-Cast Microstructure on the Base Element and on the MC-former Element

Alliages réfractaires polycristallins équiaxes conçus pour être renforcés par mono-carbures : dépendance de la microstructure à l'état brut de coulée vis à vis de l'élément de base et de l'élément MC-formeur

Patrice Berthod

Abstract

This work consists in a general exploration of the microstructures which can be obtained after solidification for a wide series of alloys for which the base element and the MC-former element both vary. For given contents in Cr, M and C contents, the compositions of nineteen alloys were considered. They are based on Ni, Co, Fe or Nb while the wished carbides are TiC, TaC, NbC, HfC or ZrC. After solidification and cooling, metallographic samples were prepared and characterized by electron microscopy to discover the obtained microstructures. Results show first that MC carbides are generally successfully obtained at the expense of other possible carbides (e.g. all Co-based alloys) but there also are several exceptions (e.g. some Ni-based alloys). Second, the obtained MC-carbides are on a eutectic origin and script-liked shaped but here too some exceptions may be noted (e.g. HfC in Nb-based alloys). Globally the results of this work demonstrate that the principle of dendritic matrix associated to MC carbides with a script-like morphology is not systematically obtained: the nature of (base element, MC-former element) governs the as-cast microstructures of the alloys for these particular Cr and C compositions and may lead to other carbides and even other microstructures types.
L'étude consiste en une exploration générale des microstructures qui peuvent être obtenues après solidification dans le cas d'un large éventail d'alliages au sein duquel l'élément de base et l'élément formeur de carbure MC varient tous les deux. Pour des teneurs en Cr, M et C données, les compositions de dix neuf alliages ont été considérées. Ces alliages sont basés sur Ni, Co, Fe ou Nb tandis que les carbures désirés sont TiC, TaC, NbC, HfC ou ZrC. Après solidification et refroidissement les échantillons métallographiques ont été préparés et caractérisés par microscopie électronique pour découvrir les microstructures obtenues. Les résultats montrent premièrement que les carbures MC sont généralement obtenus au détriment d'autres carbures possibles (c'est par exemple le cas de tous les alliages base Co) mais il y a aussi plusieurs exceptions (cas par exemple de plusieurs alliages base Ni). Deuxièmement, les carbures MC obtenus sont d'origine eutectique et de morphologie script (en écriture chinoise), avec ici aussi quelques exceptions (tels les HfC dans les alliages base Nb). Globalement, les résultats de ces travaux démontrent que le principe d'une matrice dendritique associée à des carbures MC de morphologie script peut ne pas être systématiquement obtenu : la nature du couple (élément de base, élément formeur de MC) gère la microstructure à l'état brut de coulée des alliages pour ces teneurs particulières en chrome et en carbone. D'autres types de carbures et de microstructures peuvent en effet être obtenus.
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Dates and versions

hal-02087470 , version 1 (02-04-2019)

Identifiers

  • HAL Id : hal-02087470 , version 1

Cite

Patrice Berthod. Equiaxed Cast Polycristalline Refractory Alloys Designed to Be Strengthened by Mono-carbides: Dependence of the As-Cast Microstructure on the Base Element and on the MC-former Element. 2019. ⟨hal-02087470⟩
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