Длительная прочность и сопротивление ползучести поликристаллического Re-содержащего никелевого сплава

Ш.Х. Мухтаров ORCID logo , В.М. Имаев, Р.В. Шахов ORCID logo , А.А. Ганеев показать трудоустройства и электронную почту
Принята: 02 августа 2021
Цитирование: Ш.Х. Мухтаров, В.М. Имаев, Р.В. Шахов, А.А. Ганеев. Длительная прочность и сопротивление ползучести поликристаллического Re-содержащего никелевого сплава. Письма о материалах. 2021. Т.11. №3. С.261-266
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-261-266

Аннотация

Микроструктура сплава после различной обработки на твердый раствор вблизи зоны разрушения образцов после испытаний на ползучесть при 850°C / 450 МПа.Работа посвящена исследованию длительной прочности и сопротивления ползучести недавно разработанного жаропрочного никелевого сплава СДЖС-15, предназначенного для изготовления дисков газотурбинных двигателей. Сплав в литом состоянии был подвергнут гомогенизационной термической обработке, деформационно-термической обработке при температуре ниже температуры полного растворения γ'-фазы с промежуточными отжигами, обработке на твердый раствор при различных температурах и старению или только старению. После деформационно-термической обработки в заготовках была получена преимущественно мелкозернистая структура. Обнаружено, что обработка на твердый раствор при T > Ts − 50, где Ts — температура полного растворения γ'-фазы, приводит к уменьшению объемной доли первичной γ'-фазы и увеличению объемной доли дисперсной γ'-фазы при значительном росте γ-зерен (до d > 50 мкм). Температура обработки на твердый раствор Т = Ts − 50 позволяет сохранить относительно мелкозернистую структуру (dγ =10 – 20 мкм) и обеспечивает выделение вторичной γ'-фазы размером около 0.1 мкм при охлаждении на воздухе. Были получены 3 состояния сплава, для которых были выполнены испытания на длительную прочность и сопротивление ползучести в диапазоне температур 650 – 850°С и напряжений 400 –1200 МПа. Наибольшие значения длительной прочности были достигнуты для относительно мелкозернистого состояния сплава, полученного после обработки на твердый раствор при Ts − 50 и старения. Для оценки срока службы сплава использовали методологию, основанную на расчете параметра Ларсона-Миллера. Показано, что по длительной прочности (сопротивлению ползучести) сплав СДЖС-15 в оптимальном состоянии превосходит промышленные дисковые никелевые сплавы ЭП741НП и Udimet 720. Микроструктурные исследования разрушенных образцов показали, что длительная выдержка образцов под напряжением не приводит к значительным изменениям микроструктуры и, в частности, к образованию топологически плотноупакованных фаз. После испытаний на длительную прочность вдоль межзеренных / межфазных границ наблюдались микротрещины, образовавшиеся, по‑видимому, в результате развития диффузии и проскальзывания по границам.

Ссылки (17)

1. R. C. Reed. The superalloys: Fundamentals and Applications. Cambridge University Press (2006) 372 p. Crossref
2. 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, 1605 (2019). Crossref
3. V. M. Imayev, S. K. Mukhtarov, A. V. Logunov, A. A. Ganeev, R. V. Shakhov, R. M. Imayev. Letters on Materials. 9 (2), 249 (2019). (in Russian) [В. М. Имаев, Ш. Х. Мухтаров, А. В. Логунов, А. А. Ганеев, Р. В. Шахов, Р. М. Имаев. Письма о материалах. 9 (2), 249 (2019).]. Crossref
4. L. Thébaud, P. Villechaise, J. Cormier, C. Crozet, A. Devaux, D. Béchet, J.-M. Franchet, A. Organista, F. Hamon. Metals. 5, 2236 (2015). Crossref
5. C. Xu, F. Liu, L. Huang, L. Jiang. Metals. 8, 4 (2018). Crossref
6. N. Mrozowski, G. Hénaff, F. Hamon, A.-L. Rouffié, J.-M. Franchet, J. Cormier, P. Villechaise. Metals. 10, 426 (2020). Crossref
7. E. V. Filonova, M. M. Bakradze, A. Ya. Kochubei, N. L. Babelin. Aviation materials and technologies. 3, 10 (2014). (in Russian) [Е. В. Филонова, М. М. Бакрадзе, А. Я. Кочубей, Н. Л. Вавилин. Авиационные материалы и технологии. 3, 10 (2014).]. Crossref
8. Patent RF № 2653386 C1, 05.08.2018. (in Russian) [Патент РФ № 2653386 C1, 05.08.2018.].
9. B. S. Lomberg, S. V. Hovsepyan, M. M. Bakradze. Aviation materials and technologies. 2, 3 (2010). (in Russian) [Б. С. Ломберг, С. В. Овсепян, М. М. Бакрадзе. Авиационные материалы и технологии. 2, 3 (2010).].
10. T. Tian, C. Ge, X. Li, Z. Hao, S. Peng, C. Jia. Metals. 10, 454 (2020). Crossref
11. F. R. Larson, J. Miller. Trans. ASME. 74, 765 (1952).
12. L. S. Mataveli, J. Cormier, P. Villechaise, D. Bertheau, G. Benoit, G. Cailletaud, L. Marcin. Mater. High Temp. 33, 361 (2016). Crossref
13. J. Radavich, D. Furrer. Superalloys 2004 (ed. by K. A. Green). TMS, Warrendale, PA, USA (2004) pp. 381- 390. Crossref
14. Y. L. Hu, Y. L. Li, S. Y. Zhang, X. Lin, Z. H. Wang, W. D. Huang. Mater. Sci. Eng. A. 772, 138711 (2020). Crossref
15. D. Bürger, A. B. Parsa, M. Ramsperger, C. Körner, G. Eggeler. Mater. Sci. Eng. A. 762, 138098 (2019). Crossref
16. A. A. Ganeev, V. A. Valitov, F. Z. Utyashev, V. M. Imaev. Physics of Metals and Metallography. 120 (4), 410 (2019). Crossref
17. K. S. Mukhtarova, R. V. Shakhov, A. A. Ganeev, S. K. Mukhtarov, A. V. Logunov, V. M. Imayev. IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 1008, 012010 (2020). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Госзадание ИПСМ РАН - AAAA-A17-117041310215-4