Formation enthalpy of Ni₃AI-based alloys with cobalt additions vs their mechanical properties

Institute of metallurgy and materials science, Polish Academy of Sciences, ul-Reymonta 25, 30-059 Krakow, Poland.

Abstract

The formation enthalpy of ternary Ni₃Al-based alloys with cobalt additions was determined. The calorimetric method used was based on comparison of heat effect of the dissolution of the alloy and its components in the bath. In literature one can find controversial opinions as to whether cobalt enhances the ductility of the studied compound. This property is important since embrittlement is the main obstacle in the application of Ni₃Al as a material for high temperature use. In the discussion of the obtained formation enthalpy values from the aspect of phase structure a sketch of main trends sygnalized in literature is presented. The dependence of formation enthalpy vs. ductility is analysed. The question is at the cost of which of the host elements /Ni or Al/ cobalt is introduced to the composition of the alloy. When cobalt is introduced at the cost of nickel, no change of formation enthalpy and ductility is observed. In the case of substitution at the cost of Al in the alloy composition substantial increase of heat of formation and plasticity is noted, even for a small /2at.%/ Co content.

Résumé

L'enthalpie de la formation des alliages ternaires basés sur Ni₃AI a été déterminée. La méthode calorimétrique appliquée est basée sur la comparaison des chaleurs de dissolution de l'alliage et de ses composants dans le bain. La littérature nous présente des opinions opposées concernant le problème si le cobalt élève la plasticité du composé analysé. C'est important, car la fragilité constitue un obstacle principal pour l'application de Ni.iAl en tant que candidat pour le matériel de travail dans des temperature élevées. En discutant les valeurs obtenues de l'enthalpie de la formation dans l'aspect de la structure des alliages, on a présenté l'esquisse des tendances principales mentionnées dans la littérature. On a analysé la fonction des valeurs de l'enthalpie de la formation obtenues par rapport à la plasticité.

Il est important, aux dépens duquel des deux éléments (Ni ou Al), le cobalt est introduit à la composisition de l'alliage. Si c'est aux dépens de Ni, on n'observe la modification de l'enthalpie de la formation ni celle de la plasticité. Au cas du remplacement de Al dans la composition de l'alliage, on note une augmentation importante de l'enthalpie de la formation et celle de la plasticité, même pour la teneur en Co pas élevée.