Влияние деформационно-термической обработки на микроструктуру и механические свойства нового высоколегированного никелевого сплава

В.М. Имаев, Ш.Х. Мухтаров, А.В. Логунов, А.А. Ганеев ORCID logo , Р.В. Шахов, Р.М. Имаев показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 03 апреля 2019; Исправлена: 19 апреля 2019; Принята: 07 мая 2019
Цитирование: В.М. Имаев, Ш.Х. Мухтаров, А.В. Логунов, А.А. Ганеев, Р.В. Шахов, Р.М. Имаев. Влияние деформационно-термической обработки на микроструктуру и механические свойства нового высоколегированного никелевого сплава. Письма о материалах. 2019. Т.9. №2. С.249-254
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-2-249-254

Аннотация

Ориентационная EBSD-карта и соответствующий спектр разориентировок границ зерен, полученные с центральной части заготовки сплава, подвергнутой деформационно-термической обработке и старению (HABs - высокоугловые границы зерен). Преимущественно такая микроструктура была получена в большей части деформированной заготовки.Работа посвящена исследованию микроструктуры и механических свойств нового высоколегированного жаропроч- ного никелевого сплава в литом состоянии, подвергнутом только термической обработке, и состоянии после деформационно-термической обработки (ДТО). Литое состояние после термической обработки, включавшей в себя гомогенизационный отжиг, обработку на твердый раствор и заключительное старение, характеризовалось крупным размером γ зерен и равномерно распределенной дисперсной упрочняющей γ' фазой размером dγ' = 0.1– 0.25 мкм. Установлено, что ДТО существенно преобразует микроструктуру за счет однородного развития рекристаллиза- ционных процессов, обеспечивающих формирование в сплаве структуры с размером рекристаллизованных γ зерен в диапазоне dγ = 2 – 60 мкм. Полученное состояние содержало в основном дисперсную γ' фазу размером dγ' = 0.1– 0.3 мкм. Содержание относительно крупной γ' фазы, не растворившейся при ДТО, составляло около 10 об.%. Деформированное состояние было подвергнуто старению в тех же условиях, что и в случае литого состояния. Были выполнены механические испытания полученных состояний сплава на растяжение и длительную прочность. Состояние после ДТО показало на 30 – 50 % более высокую прочность при комнатной и повышенной температурах, чем литое состояние, подвергнутое только термической обработке. При этом пластичность после ДТО оказалась значительно выше. Так, при комнатной температуре было получено σВ / σ0.2 =1802 / 1355 МПа и δ =16 % в состоянии после ДТО и старения, и σВ / σ0.2 =1255 / 1132 МПа и δ = 8.5 % в литом состоянии, подвергнутом только термической обработке. Длительная прочность при 650°С также оказалась значительно выше в состоянии после ДТО и старения. Превосходные механические свойства сплава после ДТО объясняются, прежде всего, повышенным содержанием γ' фазы, эффективным твердорастворным упрочнением благодаря высокому легированию тугоплавкими элементами и измельчением микроструктуры в результате ДТО.

Ссылки (16)

1. R. C. Reed. The superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge, Cambridge University Press (2006) 372 p.
2. M. C. Kushan, S. C. Uzgur, Y. Uzunonat, F. Diltemiz. Recent Advances in Aircraft Technology. Croatia, InTech Rijeka (2012) p. 75 - 96.
3. O. A. Kaibyshev, F. Z. Utyashev. Superplasticity, microstructure refinement and processing of hard-to-deform alloys. Moscow, Nauka (2002) 438 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев, Ф. З. Утяшев. Сверхпластичность, измельчение микроструктуры и обработка труднодеформируемых сплавов. Москва, Наука (2002) 438 с.].
4. R. A. Hobbs, S. Tin, C. M. F. Rae. Metall. Mater. Trans. A. 36, 2761 (2005). Crossref
5. S. Tin, L. Zhang, R. A. Hobbs, A.-C. Yeh, C. M. F. Rae, B. Broomfield. In: Superalloys 2008 (Ed. by R. C. Reed, P. Caron, T. Gabb, E. Huron, S. Woodare). USA, PA, TMS, Warrendale, Seven Springs (2008) p. 81 - 90.
6. A. Sato, H. Harada, A.-C. Yeh, K. Kawagishi, T. Kobayashi, Y. Koizumi, T. Yokokawa, J.-X. Zhang. In: Superalloys 2008 (Ed. by. R. C. Reed, P. Caron, T. Gabb, E. Huron, S. Woodare). USA, PA, TMS, Warrendale, Seven Springs, (2008) p. 131-138.
7. A. V. Logunov, Sh. Kh. Mukhtarov, A. M. Mikhailov, R. A. Gaisin, M. Kh. Mukhametrakhimov, V. M. Imayev. Technology of metals. 6, 3 (2018). (in Russian) [А. В. Логунов, Ш. Х. Мухтаров, А. М. Михайлов, Р. А. Гайсин, М. Х. Мухаметрахимов, В. М. Имаев. Технология металлов. 6, 3 (2018).].
8. Sh. Kh. Mukhtarov, V. M. Imayev, A. V. Logunov, Yu. N. Shmotin, A. M. Mikhailov, R. A. Gaisin, R. V. Shakhov, A. A. Ganeev, R. M. Imayev. Mater. Sci. & Technol. Submitted for publication (2019).
9. J. Y. Guedou, J. C. Lautridou, Y. Honnorat. In: Superalloys 1992 (Ed. by S. D. Antolovich, R. W. Stusrud, R. A. MacKay, D. L. Anton, T. Khan, R. D. Kissinger, D. L. Klarstrom). USA, PA, TMS, Warrendale, Seven Springs (1992) p. 267 - 276.
10. D. Rice, P. Kantzos, B. Hann, J. Neumann, R. Helmink. In: Superalloys 2008 (Ed. by R. C. Reed, P. Caron, T. Gabb, E. Huron, S. Woodare). USA, PA, TMS, Warrendale, Seven Springs (2008) p. 139 -147.
11. H. Merrick, R.C. Benn, P.R. Bhowal. United States patent US 6, 468, 368 B1, 22.10.2002.
12. Y. F. Gu, C. Cui, H. Harada, T. Fukuda, D. Ping, A. Mitsuhashi, K. Kato, T. Kobayashi, J. Fujioka. In: Superalloys 2008 (Ed. by R. C. Reed, P. Caron, T. Gabb, E. Huron, S. Woodare). USA, PA, TMS, Warrendale, Seven Springs (2008) p. 53 - 61.
13. E. S. Huron, K. R. Bain, D. P. Mourer, T. P. Gabb. Superalloys 2008 (Ed. by R. C. Reed, P. Caron, T. Gabb, E. Huron, S. Woodare). USA, PA, TMS, Warrendale, Seven Springs (2008) p. 181 - 189.
14. Y. Gao, J. S. Stoelken, M. Kumar, R. O. Ritchie. Acta Mater. 55, 3155 (2007). Crossref
15. C. L. Jia, C. C. Ge, Q. Z. Yan. Mater. Sci. & Eng. A. 659, 287 (2016). Crossref
16. T.P. Gabb, J. Gayda, I. Telesman, P.T. Kantzos. United States patent US 6, 974, 508 B1, 13.12.2005.

Другие статьи на эту тему

Распределение разориентировок на большеугловых границах деформационного происхождения: определение и анализ на базе данных по дифракции обратно рассеянных электронов на примере железа, подвергнутого большим деформациям
Н.Ю. Золоторевский, В.В. Рыбин, А.Н. Матвиенко, Э.А. Ушанова, С.Н. Сергеев

Финансирование

1. Российский научный фонд - грант РНФ № 18‑19‑00594