Микроструктура и механические свойства жаропрочного никелевого сплава, высоколегированного элементами замещения

В.М. Имаев, Ш.Х. Мухтаров ORCID logo , А.В. Логунов, А.А. Ганеев ORCID logo , Р.В. Шахов ORCID logo , Р.И. Зайнуллин, Н.Ю. Пархимович, Р.М. Имаев показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 02 декабря 2020; Исправлена: 23 декабря 2020; Принята: 29 декабря 2020
Цитирование: В.М. Имаев, Ш.Х. Мухтаров, А.В. Логунов, А.А. Ганеев, Р.В. Шахов, Р.И. Зайнуллин, Н.Ю. Пархимович, Р.М. Имаев. Микроструктура и механические свойства жаропрочного никелевого сплава, высоколегированного элементами замещения. Письма о материалах. 2021. Т.11. №1. С.61-66
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-61-66

Аннотация

Микроструктура никелевого сплава Ni-14(Al, Ta)-30.7(Co, Cr, W, Hf) (вес.%).Работа посвящена исследованию микроструктуры и механических свойств экспериментального жаропрочного никелевого сплава Ni-14(Al, Ta)-30.7(Co, Cr, W, Hf) (вес.%), предполагаемого для использования в качестве материала штампового инструмента и, возможно, конструкционного материала для газотурбинного двигателя (ГТД). Сплав содержал около 70 об.% γ'(Ni3Al)-фазы и около 3 об.% карбидов и топологически плотноупакованных (ТПУ) фаз. Перед деформационной обработкой заготовку сплава подвергли гомогенизационному отжигу с последующим медленным охлаждением в печи, что привело к формированию крупной γ'-фазы. Полученное состояние было использовано для оценки коэффициентов распределения легирующих элементов kγ / γ' с помощью энергодисперсионного микрорентгеноспектрального (EDS) анализа. EDS анализ был также проведен для ТПУ фаз. Обнаружено, что ТПУ фазы содержали повышенное количество Ta, W и Hf. Испытания образцов сплава на сжатие в литом состоянии после термической обработки показали, что новый сплав при температурах 1100 –1200°С имеет предел текучести сравнимый с пределом текучести интерметаллидных сплавов типа ВКНА на основе γ'-фазы, а при 1000°С значительно превышающий. Деформационная обработка обеспечила значительное повышение пластических и прочностных свойств сплава при температурах 20 – 750°С. В то же время, длительная прочность при 650 – 850°С в исследуемых состояниях сплава оказалась близкой. Полученные механические свойства показывают, что новый сплав может рассматриваться, как недорогой конструкционный материал для ГТД.

Ссылки (14)

1. R. C. Reed. The superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge University Press (2006) 372 p. Crossref
2. B. Geddes, H. Leon, X. Huang. Superalloys: Alloying and Performance. ASM International Materials Park (2010) 176 p. Crossref
3. K. Sahithya, I. Balasundar, P. Pant, T. Raghu. J. Alloys Compd. 821, 153455 (2020). Crossref
4. O. A. Kaibyshev, F. Z. Utyashev. Superplasticity: Microstructural Refinement and Superplastic Roll Forming. Futurepast (2005) 386 p.
5. K. B. Povarova, O. A. Bazyleva, A. A. Drozdov, N. A. Alad’ev, M. A. Samsonova. Russian Metallurgy (Metally). 11, 975 (2012). Crossref
6. E. N. Kablov, O. G. Ospennikova, O. A. Bazyleva. Vestnik MGTU im N. E. Baumana. Ser. Mashinostroenie SP2, 13 (2011). (in Russian) [E. Н. Каблов, O. Г. Оспенникова, O. A. Базылева. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение SP2, 13 (2011).].
7. R. I. Zainullin, A. A. Ganeev, R. V. Shakhov, A. V. Logunov, Sh. Kh. Mukhtarov, V. M. Imayev. Letters on Materials. 9 (4), 490 (2019). Crossref
8. F. R. Larson, J. Miller. Trans. ASME. 74, 765 (1952).
9. L. S. Mataveli, J. Cormier, P. Villechaise, D. Bertheau, G. Benoit, G. Cailletaud, L. Marcin. Mater. High Temp. 33, 361 (2016). Crossref
10. J. Radavich, D. Furrer. In: Superalloys 2004 (Ed. by K. A. Green, T. M. Pollock, H. Harada, T. E. Howson, R. C. Reed, J. J. Schirra, S. Walston). TMS, Warrendale PA, USA (2004) pp. 381- 390. Crossref
11. O. G. Ospennikova. Razrabotka nauchnykh osnov sozdaniya novogo pokoleniya liteinykh jaroprochnykh nanostrukturirovannykh nikelevykh splavov ponijennoi plotnosti s trebuemym kompleksom mekhanicheskikh svoistv: Dissertacija na soiskanie stepeni doktora tehnicheskih nauk. Moscow (2018) 321 p. (in Russian) [О. Г. Оспенникова. Разработка научных основ создания нового поколения литейных жаропрочных наноструктурированных никелевых сплавов пониженной плотности с требуемым комплексом механических свойств: дисс. докт. техн. наук. Москва (2018) 321 p.].
12. L. Zheng, G. Schmitz, Y. Meng. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 37, 181 (2012). Crossref
13. G. A. Rao, M. Kumar, M. Srinivas, D. S. Sarma. Materials Science and Engineering A. 355, 114 (2003). Crossref
14. A. R. Braun, J. F. Radavich, C. P. Stinner. Superalloys 718 (Ed. by E. A. Loria). TMS, Warrendale PA, USA (1989) pp. 623 - 629. Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Российский научный фонд - 18-19-00594