Влияние деформационно-термической обработки на микроструктуру и механические свойства никелевого сплава, высоколегированного элементами замещения

В.М. Имаев, Ш.Х. Мухтаров, А.В. Логунов, А.А. Ганеев, Р.В. Шахов, Л.Р. Шайхутдинова, Р.М. Имаев показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 14 октября 2019; Исправлена: 25 октября 2019; Принята: 27 октября 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: В.М. Имаев, Ш.Х. Мухтаров, А.В. Логунов, А.А. Ганеев, Р.В. Шахов, Л.Р. Шайхутдинова, Р.М. Имаев. Влияние деформационно-термической обработки на микроструктуру и механические свойства никелевого сплава, высоколегированного элементами замещения. Письма о материалах. 2019. Т.9. №4. С.465-469
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-4-465-469

Аннотация

Первая часть рисунка иллюстрирует три типоразмера γ' фазы после ДТО и старения. Вторая часть рисунка - EBSD-карта, показывающая рекристаллизованную структуру после ДТО и старения.Работа посвящена исследованию микроструктуры и механических свойств нового высоколегированного жаропрочного никелевого сплава в литом состоянии, подвергнутом только термической обработке (ТО), и состоянии после деформационно-термической обработки (ДТО). Литое состояние после ТО, включавшей в себя гомогенизационный отжиг, обработку на твердый раствор и старение, характеризовалось крупным размером γ зерен и равномерно распределенной дисперсной упрочняющей γ' фазой размером dγ' =0.1-0.25 мкм. ДТО включало в себя двухстадийную деформацию сжатием в толстостенном контейнере из нержавеющей стали, обеспечивающем высокое квазигидростатическое давление при деформации, и промежуточный рекристаллизационный отжиг. Температура деформации и промежуточного отжига была несколько ниже температуры полного растворения γ' фазы. Состояние, полученное после ДТО, было подвергнуто старению. Установлено, что ДТО существенно преобразует микроструктуру за счет однородного развития рекристаллизационных процессов, обеспечивающих формирование в сплаве преимущественно рекристаллизованной структуры с размером γ зерен в диапазоне dγ=2-50 мкм. В микроструктуре присутствовали также отдельные нерекристаллизованные области размером до 100 мкм. После ДТО и старения полученное состояние содержало в основном дисперсную γ' фазу размером dγ'=0.1-0.3 мкм. Испытания на растяжение полученных состояний сплава показали, что после ДТО сплав имеет на 20-70% более высокие прочностные свойства, чем состояние, подвергнутое только ТО. При этом пластичность после ДТО оказалась заметно выше. Так, при комнатной температуре было получено σВ/σ0.2=1533/1083 МПа и δ=11% в состоянии после ДТО и старения, и σВ/σ0.2=1015-1030/900 МПа и δ=4.5-5.2% в состоянии, подвергнутом только ТО. Повышенные механические свойства после ДТО объясняются эффективным измельчением γ зерен, высоким содержанием γ' фазы и твердорастворным упрочнением благодаря высокому легированию элементами замещения. В то же время присутствие обнаруженных топологически плотноупакованных фаз, по всей вероятности, снижало механические свойства сплава.

Ссылки (12)

1. R. C. Reed. The superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge University Press (2006) 372 p. Crossref
2. M. C. Kushan, S. C. Uzgur, Y. Uzunonat, F. Diltemiz. Recent Advances in Aircraft Technology. Croatia, InTech Rijeka (2012) pp. 75 - 96.
3. O. A. Kaibyshev, F. Z. Utyashev. Sverkhplastichnost', izmel'cheniye mikrostruktury i obrabotka trudnodeformiruyemykh splavov. 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. A. V. Logunov. Zharoprochnyye nikelevyye splavy dlya lopatok i diskov gazovykh turbin. Rybinsk, LLC Publishing House “Gazoturbinnyye tekhnologii” (2017) 854 p. (in Russian) [А.В. Логунов. Жаропрочные никелевые сплавы для лопаток и дисков газовых турбин. Рыбинск: ООО «Издательский дом «Газотурбинные технологии» (2017) 854 с.].
5. R. A. Hobbs, S. Tin, C. M. F. Rae. Metall. Mater. Trans. A. 36, 2761 (2005). Crossref
6. 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). TMS, Warrendale, Seven Springs, PA, USA (2008) pp. 81 - 90.
7. R. V. Shakhov, A. A. Ganeev, Sh. Kh. Mukhtarov, A. V. Logunov, V. M. Imayev, R. M. Imayev. IOP Conference Series: Mater. Sci. & Eng. 447 (2018) 012045. Crossref
8. R. V. Shakhov, A. A. Ganeev, Sh. Kh. Mukhtarov, A. V. Logunov. Letters on Materials. 8 (4), 494 (2018). Crossref
9. R. M. Nazarkin, V. G. Kolodochkina, O. G. Ospennikova, M. R. Orlov. Electronic scientific journal “Proceedings of VIAM”. 12, 22 (2015). (in Russian) [Р.М. Назаркин, В.Г. Колодочкина, О.Г. Оспенникова, М.Р. Орлов. Электронный научный журнал “ТРУДЫ ВИАМ”. 12, 22 (2015).].
10. T. Sugui, W. Minggang, L. Tang, Q. Benjiang, X. Jun. Mater. Sci. Eng. A. 527, 5444 (2010). Crossref
11. 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. 35 (13), 1605 (2019). Crossref
12. T. Khan, J. F. Stohr, H. Bibring. In: Superalloys 1980 (Ed. by J. K. Tien, S. T. Wlodek, H. III Morrow, M. Gell, G. E. Maurer). ASM, Champion, PA, USA (1980) pp. 531- 540. Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда - Грант РНФ № 18-19-00594