Pressure welding of heat-resistant EK61 and EP975 nickel-based superalloys at a temperature of 900°C

E.V. Galieva, E.Y. Klassman, V.A. Valitov, I.I. Musabirov ORCID logo show affiliations and emails
Received: 29 July 2023; Revised: 31 August 2023; Accepted: 10 October 2023
Citation: E.V. Galieva, E.Y. Klassman, V.A. Valitov, I.I. Musabirov. Pressure welding of heat-resistant EK61 and EP975 nickel-based superalloys at a temperature of 900°C. Lett. Mater., 2023, 13(4) 347-352
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2023-4-347-352

Abstract

Microstructure of solid-state joint of dissimilar EK61 and EP975 Ni-based superalloys after pressure welding as well as following heat treatment.The paper is devoted to a study of the microstructure and properties of the samples dissimilar EP975//EK61 joints obtained by pressure welding. The pressure welding of superalloys with different types of hardening phases was carried out under the superplasticity conditions of the EK61 superalloy at a temperature of 900°C. Heat treatment by quenching from a temperature of 980°C and aging at a temperature of 730°C was carried out. According to the energy dispersive analysis data, it was found that a narrow transition diffusion zone of 5 μm in width as a result of alloying elements redistribution is formed. Heat treatment results in a three-fold increase of the width of the diffusion zone. The strength of joints was evaluated from the results of mechanical tensile tests at room temperature. According to the test results, the strength of welded specimens is 970 MPa, and after following heat treatment, the strength remains at the same level.

References (34)

1. S. T. Kishkin. Creation, research and application of heat-resistant alloys: selected works (To the 100th anniversary of the birth). Moscow, Nauka (2006) 407 p. (in Russian) [С. Т. Кишкин. Создание, исследование и применение жаропрочных сплавов: избранные труды (К 100-летию со дня рождения). Москва, Наука (2006) 407с.].
2. Ch. Sims. Heat resistant materials for aerospace and industrial power plants. Moscow, Metallurgiya (1995) 568 p. (in Russian) [Ч. Симс. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Москва, Металлургия (1995) 568 с.].
3. R. C. Reed. The superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge University Press (2006) 372 p. Crossref
4. A. V. Logunov. Heat-resistant nickel alloys for blades and disks of gas turbines. Moscow, LLC Publishing House “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.].
5. 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.].
6. 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.].
7. O. A. Kaibyshev, F. Z. Utyashev. Superplastisity, structure refinement and processing of hard-to-deform alloys. Moscow, Nauka (2002) 438 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев. Ф. З. Утяшев. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов. Москва, Наука (2002) 438 с.].
8. B. S. Lomberg, S. V. Ovsepyan, M. M. Bakgradze, M. N. Letnikov, I. S. Mazalov. Aviation materials. S, 116 (2017). (in Russian) [Б. С. Ломберг, С. В. Овсепян, М. М. Бакградзе, М. Н. Летников, И. С. Мазалов. Авиационные материалы. S, 116 (2017).]. Crossref
9. V. A. Valitov. Letters on Materials. 3 (1), 50 (2013). (in Russian) [В. А. Валитов. Письма о материалах. 3 (1), 50 (2013).]. Crossref
10. O. G. Ospennikova. Aviation materials and technologies. 40 (1), 3 (2016). (in Russian) [О. Г. Оспенникова. Авиационные материалы и технологии. 40 (1), 3 (2016).].
11. E. Ghassemali. Encyclopedia of Materials: Metals and Alloys. 4, 129 (2022). Crossref
12. A. Chamanfar, H. S. Valberg, B. Templin, J. E. Plumeri, W. Z. Misiolek. Materialia. 6, 100319 (2019). Crossref
13. S. S. Satheesh Kumar, T. Raghu, P. P. Bhattacharjee, G. Appa Rao, U. Borah. Materials Characterization. 146, 217 (2018). Crossref
14. E. Akca, A. Gursel. Periodicals of engineering and natural sciences. 3 (1), 15 (2015). Crossref
15. R. Ya. Lutfullin. Letters on Materials. 1 (1), 59 (2011). (in Russian) [Р. Я. Лутфуллин. Письма о материалах. 1 (1), 59 (2011).]. Crossref
16. E. V. Galieva, A. A. Bikmukhametova, V. A. Valitov. Fundamental problems of modern materials science. 19 (3), 394 (2022). (in Rusiian) [Э. В. Галиева, А. А. Бикмухаметова, В. А. Валитов. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 19 (3), 394 (2022).]. Crossref
17. K. B. Povarova, V. A. Valitov, S. V. Ovsepyan, et al. Metals. 5, 61 (2014). (in Russian) [К. Б. Поварова, В. А. Валитов, С. В. Овсепян, и др. Металлы. 5, 61 (2014).].
18. E. V. Valitova, R. Ya. Lutfullin, M. Kh. Mukhametrahimov, et al. Letters on materials. 4 (4), 291 (2014). Crossref
19. E. V. Galieva, E. Yu. Klassman, V. A. Valitov, et al. Journal of Advanced Materials and Technologies. 8 (1), 70 (2023). Crossref
20. E. V. Valitova, R. Ya. Lutfullin, M. Kh. Mukhametrahimov, et al. Promising materials. 15, 35 (2013). (in Russian) [Э. В. Валитова, Р. Я. Лутфуллин, М. Х. Мухаметрахимов, и др. Перспективные материалы. (15), 35 (2013).].
21. A. V. Lyushinsky. Diffusion welding of dissimilar materials. Moscow, Academiya (2006) 208 p. (in Russian) [А. В. Люшинский. Диффузионная сварка разнородных материалов. Москва, Академия (2006) 208 с.].
22. A. V. Lyushinsky, E. V. Nikolic, A. A. Zhloba, et al. Welding production. 5, 25 (2014). (in Russian) [А. В. Люшинский, Е. В. Николич, А. А. Жлоба, и др. Сварочное производство. 5, 25 (2014).].
23. O. Roder, D. Helm, S. Neft, et al. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society). 649 (2005). Crossref
24. P. Geng, G. Qina, H. Maa, et al. Journal of Materials Research and Technology. 11, 633 (2021). Crossref
25. J. Xiong, L. Yuan, Y. Zhu, et al. Journal of Materials Science. 54, 6552 (2019). Crossref
26. J. T. Winowlin Jappes, A. Ajithram, M. Adamkhan, et al. Materialstoday: proceeding. 60 (4), 1656 (2022). Crossref
27. S. Catchpole-Smith, N. T. Aboulkhair, L. Parry, et al. Additive Manufacturing. 15, 113 (2017). Crossref
28. A. P. Shlyamnev. Corrosion-resistant, heat-resistant and high-strength steels and alloys: 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.].
29. 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. Preciptation 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.].
30. A. M. Polyansky, V. M. Polyansky. News of Materials Science. Science and technology. 6, 44 (2015). (in Russian) [А. М. Полянский, В. М. Полянский. Новости Материаловедения. Наука и техника. 6, 44 (2015).].
31. E. V. Galieva, E. Yu. Klassman, R. R. Gabbasov, et al. Letters on Materials. 13 (1), 79 (2023). Crossref
32. E. V. Galieva, A. K. Akhunova, V. A. Valitov, E. Y. Klassman. Letters on Materials. 12 (3), 243 (2022). Crossref
33. O. H. Fatkullin, V. I. Eremenko, O. N. Vlasova, et al. Technology of light alloys. 4, 105 (2002). (in Russian) [О. Х. Фаткуллин, В. И. Еременко, О. Н. Власова и др. Технология легких сплавов. 4, 105 (2002).].
34. Y. Tang, K. Edalati, T. Masuda, et al. Materials Letters. 300 (6), 130144 (2021). Crossref

Similar papers

Funding

1. The Russian Federation President Scholarship - No. SP-4002.2022.1.
2. The framework of state assignment of the IMSP RAS - 122011900474-5.