Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Адаптация высокохромистого жаропрочного жаростойкого сплава ВЖ159 для технологии селективного лазерного сплавления

А. Г. Евгенов, С. В. Шуртаков, С. М. Прагер, Д. В. Зайцев

Аннотация


Исследован жаропрочный жаростойкий высокохромистый сплав ВЖ159, полученный методом селективного лазерного сплавления (СЛС). Построены С-образные кривые выделения частиц ТПУ-фаз в диапазоне температур термической обработки и эксплуатации сплава. Установлено увеличение количества частиц ТПУ-фаз неблагоприятной морфологии и снижение пластичности синтезированного материала при синтезе в защитной среде азота с ростом содержания хрома в сплаве. Показано, что интенсификация выделения частиц ТПУ-фаз связана со снижением растворимости хрома в твердом растворе при высоких температурах за счет увеличения содержания азота в сплаве. Для стабилизации системы легирования содержание хрома для сплава ВЖ159 снижено по сравнению с деформируемым аналогом на 1 % (масс.) по верхнему и нижнему пределам легирования, что позволяет предотвратить случаи резкого снижения характеристик пластичности сплава ВЖ159, полученного методом СЛС.

Ключевые слова


селективное лазерное плавление; ТПУ-фазы; s-фаза; g¢-фаза; морфология; кратковременная прочность; содержание азота

Полный текст:

PDF

Литература


Jouiad M., Marin E., Devarapalli R. S. et аl. Microstructure and mechanical properties evolutions of alloy 718 during isothermal and thermal cycling over-aging // Mater. Des. 2016. No. 102. P. 284 – 296.

Zhang Yun, Huang Xuebing, Wang Yong et al. Delta phase and deformation fracture behaviour of inconel 718 alloy // In: Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives. Edited by Е. A. Loria. The Minerals, Metals & Materials Society. 1997. Р. 229 – 236.

Desvallеes Y., Bouzidi M., Bois F., Beaude N. Delta phase in Inconel 718: mechanical properties and forging process requirements // In: Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives. Edited by B. A. Loria. The Minerals, Metals & Materials Society. 1994. P. 281 – 291.

Jambor M., Bokůvka O., Nový F. et al. Phase transformations in nickel base superalloy Inconel 718 during cyclic loading at high temperature // Production engineering archives. 2017. No. 15. P. 15 – 18.

Nunes R. M., Pereira D., Clarke T. et al. Delta phase characterization in Inconel 718 alloys through x-ray diffraction // ISIJ International, Advance Publication by J-STAGE. 2015. V. 111. P. 1 – 5.

Lalvani H. M., Brooks J. W. Hot forging of IN718 with solution-treated and delta-containing initial microstructures // Metallogr. Microstruct. Anal. 2016. V. 5. P. 392 – 401.

Radavich J. F., Fort A. Effects of long-time exposure in alloy 625 at 1200 °F, 1400 °F and 1600 °F // In: Superalloys 718, 625, 706 and Varmus Derivatives Edited by E. A. Loria. The Minerals, Metals & Materials Society. 1994. Р. 635 – 647.

Floreen S., Fuchs G. E., Yang W. J. The metallurgy of alloy 625 // In: Superalloys 718, 625, 706 and Varmus Derivatives Edited by E. A. Loria. The Minerals, Metals & Materials Society. 1994. Р. 13 – 37.

Azadian S., Wei L.-Y., Warren R. Delta phase precipitation in Inconel 718 // Mater. Char. 2004. V. 53. P. 7 – 16.

Idell Y., Levine L. E., Allen A. J. et al. Unexpected d-phase formation in additive-manufactured Ni-based superalloy // 2016. JOM. V. 68, Is. 3. Р. 950 – 959.

Mostafa A., Rubio I. P., Brailovski V. et al. Structure, texture and phases in 3D printed IN718 alloy subjected to homogenization and HIP treatments // Metals. 2017. V. 7. P. 2 – 23.

Kreitcberg A., Brailovski V., Turenne S. Elevated temperature mechanical behavior of IN625 alloy processed by laser powder-bed fusion // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. A700. P. 540 – 553.

Kreitcberg A., Brailovski V., Turenne S. Effect of heat treatment and hot isostatic pressing on the microstructure and mechanical properties of Inconel 625 alloy processed by laser powder bed fusion // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. A689. P. 1 – 10.

Bauer T., Dawson K., Spierings A. B., Wegener K. Microstructure and mechanical characterization of SLM processed Haynes 230 // Proceedings of the 26th Annual International Solid Freedom Fabrication Symposium: Conference paper. 2015. P. 813 – 822.

Paul C. P., Ganesh P., Mishra S. K. et al. Investigating laser rapid manufacturing for Inconel-625 components // Optics & Laser Technol. 2007. V. 39. P. 800 – 805.

Mumtaz K., Hopkinson N. Selective laser melting of Inconel 625 using pulse shaping // Rapid Prototyping Journal. 2010. V. 16, Is. 4. P. 248 – 257.

Ozel T., Arisoy Y. M., Criales L. E. Computation simulation of thermal and spattering phenomena and microstructure in selective laser melting of Inconel 625 // Physics Procedia. 2016. V. 83. P. 1435 – 1443.

Ganesh P., Kaul R., Paul C. P. et al. Fatigue and fracture toughness characteristics of laser rapid manufactured Inconel 625 structures // Mater. Sci. Eng. A. 2010. V. A527. P. 7490 – 7497.

Mancisidor A. M., Garciandia F., San Sebastian M. et al. Reduction of the residual porosity in parts manufactured by selective laser melting using skywriting and high focus offset strategies // Physics Procedia. 2016. V. 83. P. 864 – 873.

Harrison N.-J., Todd I., Mumtaz K. Reduction of micro-cracking in nickel superalloys processed by Selective Laser Melting: A fundamental alloy design approach // Acta Mater. 2015. V. 94. P. 59 – 68.

Liu F., Lin X., Yang G. et al. Recrystallization and its influence on microstructures and mechanical properties of laser solid formed nickel base superalloy Inconel 718 // Rear Metals. 2011. V. 30. P. 433 – 438.

Fan Zhang, Levine L. E., Allen A. J. et al. Homogenization kinetics of a nickel-based superalloy produced by powder bed fusion laser sintering // Scr. Mater. 2017. V. 131. P. 98 – 102.

Zhang B., Lee X., Bai J. et al. Study of selective laser melting (SLM) Inconel 718 part surface improvement by electrochemical polishing // Mater. Des. 2017. V. 116. Р. 531 – 537.

Каблов Е. Н., Евгенов А. Г., Мазалов И. С. и др. Эволюция структуры и свойств высокохромистого жаропрочного сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного сплавления. Ч. I // Материаловедение. 2019. № 3. С. 9 – 17. DOI: 10.31044/1684-579X-2019-0-3-9-17

Каблов Е. Н., Евгенов А. Г., Мазалов И. С. и др. Эволюция структуры и свойств высокохромистого жаропрочного сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного сплавления. Ч. II // Материаловедение. 2019. № 4. С. 9 – 15. DOI: 10.31044/1684-579X-2019-0-4-9-15

Kablov E. N., Evgenov A. G., Mazalov I. S. et al. Structure and characteristics of EP648 and VZh159 alloys synthesized by selective Laser Melting after simulated annealing // Inorganic Materials: Applied Research. 2021. V. 12. P. 117 – 124.

Сорокин Л. И., Сидлин З. А. Оценка влияния легирующих элементов на образование пор при сварке никель-хромовых сплавов // Сварочное производство. 1997. № 9. С. 22 – 28.

Евгенов А. Г., Рогалев А. М., Неруш С. В., Мазалов И. С. Исследование свойств сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления металлических порошков // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. № 2. С. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 29.05.2023). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-2-2

Оспенникова О. Г., Наприенко С. А., Медведев П. Н. и др. Особенности формирования структурно-фазового состояния сплава ЭП648 при селективном лазерном сплавлении // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2021. № 8. С. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 27.05.2023). DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-8-3-11

Сухов Д. И., Капланский Ю. Ю., Рогалев А. М., Куркин С. Э. Особенности получения высокохромистых сплавов на основе никеля методом селективного лазерного сплавления // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2023. № 1. Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 27.05.2023). DOI: 10.18577/2307-6046- 2023-0-1-15-27

Евгенов А. Г., Шуртаков С. В., Прагер С. М., Малинин Р. Ю. К вопросу о разработке универсальной расчетной методики оценки деградации оборотных металлических порошковых материалов в зависимости от цикличности использования в процессе селективного лазерного сплавления // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 4. С. 3 – 11. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-3-11

Горбовец М. А., Ходинев И. А., Рыжков П. В. Малоцикловая усталость при высоких температурах жаропрочного сплава, полученного селективным лазерным сплавлением // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 4. С. 65 – 73. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-4-65-73




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.3.43-50

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024