Theory-guided design of novel Fe-Al-based superalloys
Project goals
The proposed project innovatively combines advanced theoretical and experimental tools in designing novel Fe-Al-based superalloys. Previous lengthy materials design with casting and testing of numerous solute variations will be significantly reduced by primarily using a multi-methodological combination of theoretical tools: (i) quantum-mechanical calculations, (ii) atomistic simulations and (iii) thermodynamic CALPHAD modeling. The most promising theoretically proposed materials will be synthesized and their structure, phase composition and physical properties studied by a number of experimental methods in a wide range of temperatures. The aim will be to advance our understanding of interplay among the atomic order, microstructure, and phase composition. The obtained knowledge will be used in investigation of mechanical properties at room temperature (e.g., hardness, elasticity, formability) as well as at elevated temperatures (creep). Two progressive methods will be used, data mining of previous ab initio results and rheological models for the analysis of creep data.
Keywords
Fe-Al-based superalloysab initiomodelingsimulationsmicro/macro-magnetismCALPHADmaterials designnanoindentationcreepMoessbauerformability
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
Masarykova univerzita / Přírodovědecká fakulta
Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i.Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-22139S
Alternative language
Project name in Czech
Teorií vedený vývoj nových superslitin na bázi Fe-Al
Annotation in Czech
Navrhovaný projekt inovativně propojí pokročilé teoretické a experimentální metody při vývoji nových superslitin na bázi Fe-Al. Dřívější náročné experimentální testování mnoha různých přísad bude podstatně zredukováno primárním použitím multi-metodologické kombinace teoretických přístupů: (i) kvantově-mechanických výpočtů, (ii) atomárních simulací, a (iii) termodynamického modelování metodou CALPHAD. Nejperspektivnější teoreticky nalezené systémy budou připraveny a jejich struktura, fázové složení a fyzikální vlastnosti podrobeny analýze pomocí širokého spektra experimentálních metod, a to v širokém rozmezí teplot. Cílem bude prohloubení fundamentálních znalostí o vzájemných souvislostech mezi atomárním uspořádáním, mikrostrukturou a fázovým složením superslitin. Tyto poznatky budou využity při studiu mechanických vlastností, a to opět za pokojové teploty (např. tvrdost, elasticita, tvárnost) a následně za zvýšených teplot (creep). Inovativně bude použita metoda "data mining" dřívějších ab initio výsledků a dale také analýza creepových dat pomocí pokročilých reologických modelů.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The aim of the proposed project was to combine theoretical and experimental tools to design novel Fe-Al-based superalloys and to advance understanding of scale-bridging relations between (i) the chemical composition and microstructure and (ii) macroscale properties. These aims were all met. Project results were published in 16 impact-factor publications and 4 conference proceedings contributions.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 30, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
9,247 thou. CZK
Public financial support
8,599 thou. CZK
Other public sources
648 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
9 247 CZK thou.
Public support
8 599 CZK thou.
92%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JG - Metallurgy, metal materials
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019