He Tian;Dongdong Qu;Zherui Tong;Nega Setargew;Daniel J. Parker;David StJohn;Kazuhiro Nogita
Corrosion Science and Technology
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v.23
no.2
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pp.104-112
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2024
Al-Zn-Mg-Si alloy coatings have been developed to inhibit corrosion of cold rolled steel sheets, and an understanding of the alloy system helps prevent coating defects. We used a Bridgman furnace to characterise the nature and formation mechanisms of the phases present in the quaternary system with 0.4 wt% Fe. In the directional solidification experiments we imposed steep temperature gradients and varied the pull rate. After the samples were quenched in the furnace, detailed characterization of the samples was carried out by electron microscopy (SEM/EDS). From the dT/dt vs T plots of the cooling curves of the alloys, the solidification path was determined to be $Liquid{\longrightarrow[80]^{544-558}}{\alpha}-Al{\longrightarrow[80]^{453-459}}Al/Mg_2Si{\longrightarrow[80]^{371-374}}Al/Zn{\longrightarrow[80]^{331-333}}Zn/mgZn_2$. The formation mechanisms of the Mg and Zn containing phases and their morphology was discussed together with the effects of the cooling rate. Key findings include the lengthening of the mushy zone in directionally solidified samples remelted against a positive temperature gradient, as well as an enrichening of the α-Al phase by Zn through remelting. Mg2Si and other Si based phases were observed to adopt a much finer faceted microstructure in favour of a script-like microstructure when exposed to the higher cooling rate of coolant quenching.
Alan Matias Avelar;Fabio de Camargo;Vanessa Sanches Pereira da Silva;Claudia Giovedi;Alfredo Abe;Marcelo Breda Mourao
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.1
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pp.156-168
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2023
This study investigates the high temperature oxidation behaviour of a Ni-20Cr-1.2Si (wt.%) alloy in steam from 1200 ℃ to 1350 ℃ by Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and X-ray Diffraction (XRD). The results demonstrate that exposed Ni-based alloy developed a thin oxide scale, consisted mainly of Cr2O3. The oxidation kinetics obtained from the experimental results was applied to evaluate the hydrogen generation considering a simplified reactor core model with different cladding alloys following an unmitigated Loss-Of-Coolant Accident (LOCA) scenario in a hypothetical Small Modular Reactor (SMR). Overall, experimental data and simulations results show that both Fe-based and Ni-based alloys may enhance cladding survivability, delaying its melting, as well as reducing hydrogen generation under accident conditions compared to Zr-based alloys. However, a substantial neutron absorption occurs when Ni-based alloys are used as cladding for current uranium-dioxide fuel systems, even when compared to Fe-based alloys.
In this study, the glass-forming ability and mechanical properties of newly developed Fe-Mn-Cr-Mo-B-C-P-Si-Al bulk amorphous alloys were investigated, and metalloid elements such as B, C, and P were found to have a strong influence on the properties of the Fe-based amorphous alloys. When the total metalloid content (B, C, and P) is less than 5 %, only the crystal phase is formed, but the addition of more than 10 % metalloid elements enhances the glass forming ability. In particular, the alloys with 10 % metalloid content exhibit the best combination of very high compressive strength (~2.8 GPa) and superior fracture elongation (~30 %) because they consist of crystal/amorphous composite phases.
Effects of coating treatment of metallic Cu, Ni-P film on $SiC_p$, for $SiC_p$/iron aluminide composites were studied. Porous hybrid preforms were fabricated by reactive sintering after mixing the coated $SiC_p$, Fe and Al powders. Then the final composites were manufactured by squeeze casting after pouring AC4C Al alloy melts in preforms. The change of reactive temperature, density, microstructure of the preforms and microstructure of the composites were investigated. The exprimental results were summarized as follows. The thickness of Cu and Ni-P metallic layer formed on $SiC_p$ by electroless plating method were about $0.5{\mu}m$ and coated uniformly. There was no remakable change in the ignition temperature with variation of the mixing ratio of Fe and Al powder while in the case of coated $SiC_p$ it was lower about $20^{\circ}C$ than in the non-coated $SiC_p$. The maximum reaction temperature increased with increasing Al contents, but decreased with increasing $SiC_p$ contents. Expansion ratio of preform after reactive sintering increased with amount of Cu coated $SiC_p$. In the case of Fe-70at.%Al, the expansion ratio was about 7% up to 8wt.% of $SiC_p$, addition but further addition of $SiC_p$, increased the ratio significantly. And in the case of Fe-50 and 60at.%Al, it was about 20% up to 16wt.% of $SiC_p$ addition and about 28% in 24wt.% of $SiC_p$, addition. The microstructures of compounds showed that the grains became finer as amount of $SiC_p$, and mixing ratio of iron powder increased and the shape of compounds was changed gradually from irregular to spheroidal.
The stress-strain relation of aluminum (Al) alloy foam cell wall was evaluated by the instrumented sharp indentation method. The indentation in a few micron ranges was performed on the cell wall of Al-alloy foam having a composition or Al-3wt.%Si-2wt.%Cu-2wt.%Mg as well as its precursor (material prior to foaming). To extract the stress-stram relation in terms of yield stress ${\sigma}_y$, strain hardening exponent n and elastic modulus E, the closed-form dimensionless relationships between load-indentation depth curve and elasto-plastic property were used. The tensile properties of precursor material of Al-alloy foam were also measured independently by uni-axial tensile test. In order to verify the validity of the extracted stress-strain relation, it was compared with the results of tensile test and finite element (FE) analysis. A modified cubic-spherical lattice model was proposed to analyze the compressive behavior of the Al-alloy foam. The material parameters extracted by the instrumented nanoindentation method allowed the model to predict the compressive behavior of the Al-alloy foam accurately.
Hot-dip aluminized coating has been widely used to protect steel substrate against corrosion. In this study, the corrosion behavior of hot-dip aluminized type 409L (11% Cr) stainless steel (SS) was investigated using macro- and micro-scale polarization tests. An Al-Fe-Si alloy layer that was formed due to inter-diffusion of alloying elements between Al coating and SS substrate was observed between Al coating and 409L SS substrate. In both macro- and micro-scale polarization tests, the corrosion potential ($E_{corr}$) of the 409L SS substrate was much nobler than that of the Al coating and alloy layer. $E_{corr}$ of the alloy layer was between that of Al coating and 409L SS substrate. This indicates that the alloy layer can act as a buffer between the more active Al coating and the nobler SS substrate for pit growth in aluminized SS. The presence of the alloy layer appears to be helpful in hindering pitting corrosion of aluminized SS.
Annealing effects on the permeability aftereffect(disaccommodation) of liquid quenched single strip $Fe_{73.5}Cu_1Nb_3Si_{16}B_{6.5}$ alloys were investigated with pulse method. The initial susceptibility X, $B_{10},$ (the flux density at 10 Oe) and disaccommodation intensity D (D = [X(1 s)-X(64 s)]/X(1 s), where X(1 s) and X(64 s) are the susceptibility of 1 and 64 s of rest time after A. C. demagnetization) were about 800, 0.8 T and 16 %, respectively. The soft magnetic properties were improved with isothermal annealing for 1 hour at $300{\sim}600^{\circ}C.$ X, $B_{10},$ and D at $570^{\circ}C$ of optimum annealing temperature were 15000, 1.2 T and 1.1 %, respectively. The origin of the change of characteristics were examined with fine crystalline structure and magnetostriction.
In order to study the interfacial reaction between Nb thin sheet and Fe-C-(Si) alloy with different Chemical compositions, they were cast-bonded. The growth of carbide layer formed at the interface after isothermal heat treatment at 1173K, 1223K, 1273K and 1323K for various times was investigated. The carbide formed at the interface was NbC and the thickness of NbC layer was increased linearly in proportional to the heat treating time. Therefore, It was found that the growth of NbC layer was controlled by the interfacial reaction. The growth rate constant of NbC layer was slightly increased with increase of carbon content when the silicon content is similar in the cast irons. However, as silicon content increases with no great difference in carbon content, the growth of NbC layer was greatly retarded. The calculated activation energy for the growth of NbC layer was varied in the range of 447.4~549.3 kJ/moI with the compositions of cast irons.
DA B. LEE;BONG H. KIM;KWEON H. CHOI;SEUNG Y. YANG;NAM S. KIM;SEONG H. HA;YOUNG O. YOON;HYUN K. LIM;SHAE KIM;SOONG K. HYUN
Archives of Metallurgy and Materials
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v.65
no.4
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pp.1255-1259
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2020
This paper aims to investigate the microstructural evolution and mechanical properties of hot-deformed AlMg4 alloys with Mn, Fe, and Si as the main impurities. For this purpose, solidification behavior and microstructural evolution during hot-rolling and heat-treatment processes are investigated by using theoretical calculations and experimental characterization. The crystallization and morphological transformation of intermetallic Al3Fe, Al6Mn, and Mg2Si phases are revealed and discussed in terms of the variation in chemical composition. Following a homogenization heat-treatment, the effect of heat treatment on the intermetallic compounds is also investigated after hot-rolling. It was revealed that the Mg2Si phase can be broken into small particles and spherodized more easily than the Al3Fe intermetallic phase during the hot-rolling process. For the Mn containing alloys, both yield and ultimate tensile strength of the hot-rolled alloys increased from 270 to 296 MPa while elongation decreased from 17 to 13%, which can be attributed to Mn-containing intermetallic as well as dispersoid.
Park, Kee-Young;Jung, Soon-Yen;Han, In-Shik;Zhang, Ying-Ying;Zhong, Zhun;Li, Shi-Guang;Lee, Ga-Won;Wang, Jin-Suk;Lee, Hi-Deok
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.21
no.1
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pp.18-22
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2008
In this paper, the Ni-Co alloy was used for thermal stability estimation comparison with Ni structure. The proposed Ni/Ni-Co structure exhibited wider range of rapid thermal process windows, lower sheet resistance in spite of high temperature annealing up to $700^{\circ}C$ for 30 min, more uniform interface via FE-SEM analysis, NiSi phase peak. Therefore, The proposed Ni/Ni-Co structure is highly promising for highly thermal immune Ni-silicide for nano-scale MOSFET technology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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