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Accessible Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter March 28, 2019

Selected Methods of Quantitative Phase Analysis of an Additively Manufactured TNM Titanium Aluminide Alloy

Ausgewählte Methoden der quantitativen Phasenanalyse einer additiv gefertigten TNM-Titanaluminid-Legierung
R. Wartbichler, R. Bürstmayr, H. Clemens and S. Mayer
From the journal Practical Metallography

Abstract

The properties of intermetallic titanium aluminides, such as the so-called TNM alloy, which is, owing to its high specific strength and low density, already used in the aviation and automotive sector in the temperature range from 600–800 °C, are highly dependent on the fractions and nature of the present phases. Reliable options of quantitative phase analysis are therefore indispensable. Against this background, samples of an additively manufactured TNM alloy with the composition Ti-42.1Al-4.1Nb-1.0Mo-0.1B (at. %) were metallographically analyzed and the phase fractions of the α2-, β0 and γ phases were quantitatively determined by image analysis, electron backscatter diffraction, and Rietveld analysis in the course of X-ray diffraction experiments performed in this work. With regard to the fractions of the α2 and γ phases, different results were obtained for the three methods applied which can be attributed to the characteristics of additive manufacturing and the quantitative phase analysis of multiphase samples.

Kurzfassung

Die Eigenschaften von intermetallischen Titanaluminiden, wie der sogenannten TNM-Legierung, die bereits im Luftfahrt- und Automobilsektor im Temperaturbereich von 600–800 °C aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit und geringen Dichte Anwendungen gefunden haben, sind stark von den Fraktionen und der Beschaffenheit der vorliegenden Phasen abhängig. Zuverlässige Möglichkeiten einer quantitativen Phasenanalyse sind deshalb unabdingbar. Aus diesem Grund wurden in der vorliegenden Arbeit Proben einer additiv gefertigten TNM-Legierung mit der Zusammensetzung Ti-42,1Al-4,1Nb-1,0Mo-0,1B (at. %) metallographisch analysiert und die Phasenfraktionen der α2-, β0- und γ-Phasen mittels Bildanalyse, Elektronenrückstreubeugung und Rietveld-Analyse im Zuge von Röntgenbeugungsexperimenten quantitativ ausgewertet. Die drei angewandten Methoden ergaben unterschiedliche Ergebnisse in Bezug auf die Fraktionen der α2- und γ-Phasen, was auf die Charakteristiken der additiven Fertigung sowie der quantitativen Phasenanalyse an mehrphasigen Proben zurückzuführen ist.


Translation: E. Engert


References / Literatur

[1] Dimiduk, D. M.: Mater. Sci. Eng. A263 (1999) 2, 28128810.1016/S0921-5093(98)01158-7Search in Google Scholar

[2] Clemens, H.; Wallgram, W.; Kremmer, S.; Güther, V.; Otto, A.; Bartels, A.: Adv. Eng. Mater.10 (2008) 8, 70771310.1002/adem.200800164Search in Google Scholar

[3] Clemens, H.; Mayer, S.: Adv. Eng. Mater.15 (2013) 4, 19121510.1002/adem.201200231Search in Google Scholar

[4] Mayer, S.; Erdely, P.; Fischer, F. D.; Holec, D.; Kastenhuber, M.; Klein, T.; Clemens, H.: Adv. Eng. Mater.19 (2017) 4, 1600735 10.1002/adem.201600735Search in Google Scholar

[5] Murr, L. E.; Gaytan, S. M.: Electron Beam Melting, in: Comprehensive Materials Processing, 10 (2014), Hashmi, S. (Ed.), Elsevier, Amsterdam, 201410.1016/B978-0-08-096532-1.01004-9Search in Google Scholar

[6] Körner, C.: Int. Mater. Rev.61 (2016) 5, 36137710.1080/09506608.2016.1176289Search in Google Scholar

[7] Schwaighofer, E.; Clemens, H.; Mayer, S.; Lindemann, J.; Klose, J.; Smarsly, W.; Güther, V.: Intermetallics44 (2014), 12814010.1016/j.intermet.2013.09.010Search in Google Scholar

[8] Schwerdtfeger, J.; Körner, C.: Intermetallics49 (2014), 293510.1016/j.intermet.2014.01.004Search in Google Scholar

[9] Klassen, A.; Forster, V. E.; Juechter, V.; Körner, C.: J. Mater. Process. Tech.247 (2017), 28028810.1016/j.jmatprotec.2017.04.016Search in Google Scholar

[10] Schloffer, M.; Schmoelzer, T.; Mayer, S.; Schwaighofer, E.; Hawranek, G.; Schimansky, F. P.; Pyczak, F.; Clemens, H.: Prakt. Metallogr.48 (2011) 11, 594604Search in Google Scholar

[11] Ence, E.; Margolin, H.: J.O.M.6 (1954) 3, 346348Search in Google Scholar

[12] Seeger, J.; Klein, J.; Mecking, H.: Prakt. Metallogr.27 (1990) 5, 236241Search in Google Scholar

[13] Schwartz, A. J.; Kumar, M.; Adams, B. L.; Field, D. P.: Electron Backscatter Diffraction in Materials Science, Second Edition, Springer, USA, 2009, 1310.1007/978-0-387-88136-2Search in Google Scholar

[14] McCusker, L. B.; DreeleR. B.von CoxD. E.; Louër, D.; Scardi, P.: J. Appl. Crystallogr.32 (1999) 1, 365010.1107/S0021889898009856Search in Google Scholar

Received: 2018-12-18
Accepted: 2018-12-20
Published Online: 2019-03-28
Published in Print: 2019-04-15

© 2019, Carl Hanser Verlag, München