Computer and physical modeling of multiple isothermal forging of EK61 superalloy

E.V. Galieva, A.K. Akhunova, V.A. Valitov, E.Y. Klassman show affiliations and emails
Received 24 June 2022; Accepted 22 August 2022;
Citation: E.V. Galieva, A.K. Akhunova, V.A. Valitov, E.Y. Klassman. Computer and physical modeling of multiple isothermal forging of EK61 superalloy. Lett. Mater., 2022, 12(3) 243-248
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2022-3-243-248

Abstract

General view of the equivalent strain distribution diagrams in the sample during MIF at three steps at 950, 900 and 850°C.Studies on the process of multiple isothermal forging of high-temperature nickel-based EK61 superalloy using computer simulation in the DEFORM-3D software package in a three-dimensional formulation and a comparison with experimental data were carried out. Based on the simulation results, it is shown that with each subsequent stage of forging, the maximum strain values become higher, and the strain differences in the central and peripheral regions become smaller. Such a strain distribution leads to the formation of a homogeneous ultrafine-grained (UFG) microstructure. The initial coarse-grained microstructure is gradually transformed into a fine-grained microduplex type microstructure at 0.77Tmelt and with a further decrease in the processing temperature to 0.73Tmelt, it is transformed into a submicroduplex type (γ + δ) UFG microstructure.

References (29)

1. Ch. Sims. Heat resistant materials for aerospace and industrial power plants. Moscow, Metallurgy (1995) 568 p. (in Russian) [Ч. Симс. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Москва, Металлургия (1995) 568 с.].
2. R. C. Reed. The superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge University Press (2006) 372 p. Crossref
3. A. V. Logunov. Heat-resistant nickel alloys for blades and disks of gas turbines. Moscow, LLC Publishing House “Izdatel'skiy dom Gazoturbinnyye tekhnologii” (2017) 854 p. (in Russian) [А. В. Логунов. Жаропрочные никелевые сплавы для лопаток и дисков газовых турбин. Москва, ООО «Издательский дом Газотурбинные технологии» (2017) 854 с.].
4. O. A. Kaibyshev. Superplastisity, structure refinement and processing of hard-to-deform alloys. Moscow, Nauka (2002) 438 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов. Москва, Наука (2002) 438 с.].
5. R. R. Mulyukov, R. M. Imayev, A. A. Nazarov et al. Superplasticity of ultrafine-grained alloys: Experiment, theory, technologies. Moscow, Nauka (2014) 284 p. (in Russian) [Р. Р. Мулюков, Р. М. Имаев, А. А. Назаров и др. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов: эксперимент, теория, технологии. Москва, Наука (2014) 284 с.].
6. B. S. Lomberg, S. V. Ovsepyan, M. M. Bakgradze, M. N. Letnikov, I. S. Mazlov. Aviation materials. S, 116 (2017). (in Russian) [Б. С. Ломберг, С. В. Овсепян, М. М. Бакградзе, М. Н. Летников, И. С. Мазлов. Авиационные материалы. S, 116 (2017).]. Crossref
7. V. A. Valitov. Letters on Materials. 3 (1), 50 (2013). (in Russian) [В. А. Валитов. Письма о материалах. 3 (1), 50 (2013).]. Crossref
8. R. L. Athey, J. B. Moore. Progress Report on the Gatorizing™ Forging Process, SAE Technical Paper. 751047 (1975). Crossref
9. E. Ghassemali. Encyclopedia of Materials: Metals and Alloys. 4, 129 (2022). Crossref
10. A. Chamanfar, H. S. Valberg, B. Templin, J. E. Plumeri, W. Z. Misiolek. Materialia. 6, 100319 (2019). Crossref
11. S. S. Satheesh Kumar, T. Raghu, P. P. Bhattacharjee, G. Appa Rao, U. Borah. Materials Characterization. 146, 217 (2018). Crossref
12. E. Akca, A. Gursel. Periodicals of engineering and natural sciences. 3 (1), 15 (2015). Crossref
13. F. Z. Utyashev, O. A. Kaybyshev, V. A. Valitov. Method for manufacturing axially symmetrical parts and blank making process for performing the same. Patent RU No 2119842, 10.10.1998. (in Russian) [Ф. З. Утяшев, О. А. Кайбышев, В. А. Валитов. Способ изготовления осесимметричных деталей и способ получения заготовок для его осуществления (варианты). Патент РФ. № 2119842, 10.10.1998.].
14. F. Z. Utyashev, O. A. Kaibyshev, V. A. Valitov. Method For Processing Billets From Multiphase Alloys. European Patent No EP 0909339 B1, 21.11.2001.
15. O. A. Kaibyshev, G. A. Salishchev, R. M. Galeev, R. Ya. Lutfullin, O. R. Valiakhmetov. Processing method for titanium alloys. RF patent No 2134308, 10.08.1999. (in Russian) [О. А. Кайбышев, Г. А. Салищев, Р. М. Галеев, Р. Я. Лутфуллин, О. Р. Валиахметов. Способ обработки титановых сплавов. Патент РФ № 2134308, 10.08.1999.].
16. R. R. Mulyukov. Rossiyskiye nanotekhnologii. 2 (7-8), 38 (2007). (in Russian) [Р. Р. Мулюков. Российские нанотехнологии, 2 (7-8), 38 (2007).].
17. A. A. Ganeev, V. A. Valitov, M. I. Nagimov, V. M. Imayev. Letters on Materials. 10 (1), 100 (2020). (in Russian) [А. А. Ганеев, В. А. Валитов, М. И. Нагимов, В. М. Имаев. Письма о материалах. 10 (1), 100 (2020).]. Crossref
18. V. A. Valitov. Formation of Nanocrystalline Structure Upon Severe Thermomechanical Processing and its Effect on the Superplastic Properties of Nickel Base Alloys. In: 8th International Symposium on Superalloy 718 and Derivatives (ed. by E. Ott, A. Banik, J. Andersson, I. Dempster, T. Gabb, J. Groh, K. Heck, R. Helmink, X. Liu, A. Wusatowska-Sarnek). The Minerals, Metals & Materials Society (2014) pp. 739 - 750. Crossref
19. Yu. A. Pestov, V. N. Semenov, V. I. Novikov, B. A. Kozykov, K. I. Nedashkovsky, E. A. Kukin, G. G. Derkach, Yu. V. Movchan, B. I. Katorgin, V. K. Chvanov, S. S. Golovchenko, N. A. Sorokina, V. P. Stepanov, L. S. Bulavina, Yu. I. Rusinovich, I. A. Rastorgueva, V. P. Ponomareva. Precipitation hardening weldable nickel-based alloy. RF patent No 99111620, 27.04.2001. (in Russian) [Ю. А. Пестов, В. Н. Семенов, В. И. Новиков, Б. А. Козыков, К. И. Недашковский, Е. А. Кукин, Г. Г. Деркач, Ю. В. Мовчан, Б. И. Каторгин, В. К. Чванов, С. С. Головченко, Н. А. Сорокина, В. П. Степанов, Л. С. Булавина, Ю. И. Русинович, И. А. Расторгуева, В. П. Пономарева. Дисперсионно-твердеющий свариваемый сплав на основе никеля. Патент РФ. № 99111620, 27.04.2001.].
20. A. P. Shlyamnev. Corrosion-resistant, heat-resistant and high-strength steels and alloys: a Handbook. Moscow, Prommet-splav (2008) 336 p. (in Russian) [А. П. Шлямнев. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: Справочник. Москва, Проммет-сплав (2008) 336 с.].
21. J. Huang, G. Xu, H. Qin, L. Zheng. Scanning. 2020 (5), 1 (2020). Crossref
22. M. Pérez, Ch. Dumont, O. Nodin, S. Nouveau. Materials Characterization. 146, 169 (2018). Crossref
23. N. V. Lopatin, S. N. Gorbushina, I. P. Semenova, G. S. Dyakonov, E. A. Kudryavtsev, S. V. Vydumkina. Computer research and modeling. 6 (6S), 975 (2014). (in Russian) [Н. В. Лопатин, С. Н. Горбушина, И. П. Семенова, Г. С. Дьяконов, Е. А. Кудрявцев, С. В. Выдумкина. Компьютерные исследования и моделирование. 6 (6S), 975 (2014). Crossref
24. I. A. Burlakov, V. A. Valitov, A. A. Ganeev, et. al. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 45 (5), 469 (2016). Crossref
25. E. V. Galieva. Solid-phase joining of an intermetallic alloy based on Ni3Al and a heat-resistant nickel superalloy using superplastic deformation: PhD thesis. IMSP RAS, R.F. (2021) 195 p.
26. E. V. Galieva, V. A. Valitov, E. Yu. Klassman. Fundamental problems of modern materials science. 17 (4), 461 (2020). (in Russian) [Э. В. Галиева, В. А. Валитов, Е. Ю. Классман. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 17 (4), 461 (2020).]. Crossref
27. V. A. Valitov, R. R. Mulyukov, M. F. X. Gigliotti, P. R. Subramanian. In: Superalloys 2008 (ed. by R. C. Reed, K. A. Green, P. Caron, T. P. Gabb, M. G. Fahrmann, E. S. Huron, S. A. Woodard). TMS (2008) pp. 325-331. Crossref
28. V. A. Valitov, Sh. Kh. Mukhtarov, Yu. A. Raskulova. The Physics of Metals and Metallography. 102 (1), 97 (2006). Crossref
29. V. A. Valitov. Issues of materials science. 52 (4), 311 (2007). (in Russian) [В. А. Валитов. Вопросы материаловедения. 52 (4), 311 (2007).].

Similar papers

Funding

1. IMSP RAS state assignment - No. 122011900470-7.
2. The Council on grants of the President of the Russian Federation (the Russian Federation President scholarship) - SP-4002.2022.1