Revealing the effect of diffusion on formation of the omega phase in metastable beta-Ti alloys: micromechanical insight from phase-field modelling
Project goals
Metastable β-titanium alloys are known for their optimal combination of strength and ductility, which is obtained by complex thermomechanical treatment accompanied by several phase transformations. One of the most studied is the β → ω transformation during which nanoparticles of the ω phase are formed. This process is a result of two major mechanisms: elasticity and diffusion. However, it is rather impossible to design experiments that would separate them and enable us to fully understand the formation of the ω phase. We propose to develop a phase-field model to describe the formation and evolution of the ω phase and study how the individual mechanisms influence this process. The model will be calibrated and validated against the experiments performed by our group. Specifically, we will compare predictions of the numerical simulations to experimental observations such as size, distribution, morphology of ω particles, and local chemical composition. For this purpose, an international team with strong complementary expertise in modelling, simulation and experiments is established.
Keywords
microstructure evolutionmodellingphase-field methodfinite element methoddiffusiontitanium alloys
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
24-14578L
Alternative language
Project name in Czech
Vliv difúze na vznik omega fáze v metastabilních slitinách beta-Ti: mikromechanický vhled s využítím phase-field modelování
Annotation in Czech
Metastabilní β slitiny titanu jsou známé svou optimální kombinací pevnosti a tažnosti, které se dosahuje složitým termomechanickým zpracováním doprovázeným několika fázovými transformacemi. Jednou z nejvíce studovaných je transformace β → ω, při níž vznikají nanočástice fáze ω. Tento proces je výsledkem dvou hlavních mechanismů: elasticity a difuze. Je však téměř nemožné navrhnout experimenty, které by je od sebe oddělily a umožnily nám plně pochopit vznik fáze ω. Navrhujeme vytvořit phase-field model, který by popisoval vznik a vývoj fáze ω, a studovat, jak jednotlivé mechanismy tento proces ovlivňují. Model bude kalibrován a ověřen na základě experimentů provedených naší skupinou. Konkrétně porovnáme předpovědi numerických simulací s experimentálními pozorováními, jako je velikost, distribuce, morfologie částic ω a lokální chemické složení. K dosažení cílů projektu je vytvořen mezinárodní tým se širokými odbornými znalostmi v oblasti modelování, simulací a experimentů, které se vzájemně doplňují.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
20302 - Applied mechanics
OECD FORD - secondary branch
20303 - Thermodynamics
OECD FORD - another secondary branch
20501 - Materials engineering
BJ - Thermodynamics
GB - Agricultural machines and construction
JG - Metallurgy, metal materials
JP - Industrial processes and processing
JQ - Machinery and tools
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2024
Realization period - end
Dec 31, 2026
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Mar 8, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GF-R
Data delivery date
Mar 14, 2025
Finance
Total approved costs
4,992 thou. CZK
Public financial support
4,992 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
4 992 CZK thou.
Public support
4 992 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Applied mechanics
Solution period
01. 01. 2024 - 31. 12. 2026