Microstructural and thermal processing effects on adding 3 wt-%Ti to powder metallurgy processed Ni–Cr–Fe alloy

Abstract

To investigate the effect of adding Ti to a Ni–Cr–Fe powder metallurgy alloy, a thermodynamic software package was used to predict the phase transformations that occurred during thermal processing. Specifically, the effect of adding 3 wt-%Ti to a 6 wt-%Al modified ternary Ni–Cr–Fe alloy (the quaternary) was simulated and the phase transformations that might occur in the material on sintering were obtained using the thermodynamic modelling tool. These predictions were subsequently compared with experimental results obtained by X-ray diffraction and metallography. For comparison, selected compacts were prepared containing only the ternary+3 wt-%Ti (no Al). Based upon compressibility curves, the optimum pressure for producing the new Ti compacts was 500 MPa versus 600 MPa for the quaternary composition with Ti. In each case, hardness of the base alloy was enhanced by the Ti addition, whereas the residual porosity remained relatively constant at ∼19%. Finally, although SEM/energy dispersive spectroscopy failed to confirm the presence of Ti in the gamma prime intermetallic, X-ray diffraction spectra showed a shift in lattice parameter on addition of Ti, suggesting that the intermetallic was of the form Ni3(Al,Ti).Afin d’étudier l’effet de l’addition de Ti à un alliage de Ni-Cr-Fe obtenu par métallurgie des poudres, on a utilisé un progiciel thermodynamique pour prédire les transformations de phase qui se produisent lors du traitement thermique. Spécifiquement, on a simulé l’effet d’une addition de 3% en poids de Ti à un alliage ternaire Ni-Cr-Fe modifié de 6% en poids d’Al (le quaternaire) et l’on a obtenu les transformations de phase qui pourraient se produire dans le matériau lors du frittage en utilisant l’outil de modélisation thermodynamique. On a subséquemment comparé ces prédictions aux résultats expérimentaux obtenus par diffraction des rayons X et par métallographie. Pour fin de comparaison, on a préparé des compacts choisis contenant seulement le ternaire avec 3% en poids de Ti (sans Al). En se basant sur les courbes de compressibilité, on a déterminé que la pression optimale pour produire les nouveaux compacts de Ti était de 500 MPa par rapport à 600 MPa pour la composition quaternaire avec le Ti. Dans chaque cas, la dureté de l’alliage de base était accrue par l’addition de Ti, alors que la porosité résiduelle demeurait relativement constante à 19%. Finalement, bien que le SEM/la spectroscopie à dispersion d’énergie n’ait pas réussi à confirmer la présence de Ti dans l’intermétallique gamma prime, les spectres de diffraction des rayons X ont montré un déplacement du paramètre de réseau lors de l’addition de Ti, suggérant que l’intermétallique était de la forme Ni3(Al,Ti).