Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Распределение элементов в карбидах многокомпонентных сплавов системы Ni - Cr - Co - Al - W - Re - Ta - Mo - Nb - C

В. Е. Ольшанецкий, А. А. Глотка

Аннотация


Изучена специфика распределения легирующих элементов в карбидах многокомпонентных сплавов с базовым составом Ni - 5 % Cr - 9 % Co - 6 % Al - 8,3 % W - 4 % Re - 4 % Ta - 1 % Mo - 1,5 % Nb - 0,15 % C. Проведено моделирование термодинамических процессов кристаллизации методом CALPHAD. Получены зависимости температуры растворения (выделения) карбидов от содержания легирующих элементов. Осуществлен сравнительный анализ результатов термодинамических расчетов химического состава карбидов и экспериментальных данных, полученных методом электронной микроскопии на микроскопе РЭМ-106И c системой энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа. Оценено структрно-энергетическое состояние межфазных границ карбид - матрица. Показано, что полученные зависимости тесно коррелируют с термодинамическими процессами, происходящими в системе.

Ключевые слова


refractory nickel alloys; directed crystallization; alloying system; CALPHAD method; structure; composition of carbides; free energy of interfaces

Полный текст:

PDF

Литература


Каблов Е. Н. Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С. Т. Кишкина: науч.-техн. сб.: к 100-летию со дня рождения С. Т. Кишкина / Под общ. ред. Е. Н. Каблова. М.: Наука, 2006. 272 с.

Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технология, покрытия. М.: МИСиС, 2001. 632 с.

Buchanan K. G., Kral M. V., Bishop C. M. Crystallography and morphology of MC carbides in niobium-titanium modified as-cast HP alloys // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2014. V. 45A. P. 3373 - 3385.

Vander Voort G. F., Lucas G. M., Manilova E. P. Metallography and Microstructures of Heat-Resistant Alloys, In: J. R. Davis and Davis & Associates, (Eds.) // ASM Handbook, V. 9: Metallography and Microstructures 2004. ASM International. P. 820 - 859.

Balyts'kyi О. І., Mochul's'kyi V. М., Ivas'kevych L. М. Evaluation of the influence of hydrogen on the mechanical characteristics of complexly alloyed nickel alloys // Mater Sci. 2016. V. 51. P. 538 - 547. (https://doi.org/10.1007/s11003-016-9873-9)

Еремен Е. Н., Филиппов Ю. О., Еремен А. Е. Влияние модифицирования на ликвацию легирующих элементов в хромоникелевом сплаве // Омский научный вестник. 2012. № 3(113). С. 52 - 57.

Bao-ping Wu, Lin-han Li, Jian-tao Wu et al. Microstructure and stress rupture properties of polycrystal and directionally solidified castings of nickel-based superalloys // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2014. V. 21. Р. 58 - 64. (DOI: 10.1007 / s12613-014-0865-1)

Глотка А. А., Гайдук С. В. Распределение легирующих элементов в структуре жаропрочных никелевых сплавов во вторичных карбидах // Журнал прикладной спектроскопии. 2020. Т. 87, № 5. С. 732 - 740.

Толорая В. Н., Каблов Е. Н., Светлов И. Л. Ростовая текстура при направленной кристаллизации никелевых жаропрочных сплавов // МиТОМ. 2006. № 8(614). С. 25 - 32.

Kondrat'ev S. Yu., Sviatysheva E. V., Anastasiadi G. P., Petrov S. N. Fragmented structure of niobium carbide particles in as-cast modified HP alloys // Acta Materialia. 2017. V. 127. P. 267 - 276.

Kondrat'ev S. Y., Anastasiadi G. P., Petrov S. N., Ptashnik A. V. Kinetics of the formation of intermetallic phases in HP-type heat-resistant alloys at long-term high-temperature exposure // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2017. V. 48, Is. 1. P. 482 - 492.

Talis A. L., Kraposhin V. S., Kondrat'ev S. Y. et al. Non-crystallographic symmetry of liquid metal, flat crystallographic faults and polymorph transformation of the M7C3 carbide // Acta Crystallographica. Section A: Foundations and Advances. 2017. V. A73, Part 3. P. 209 - 217.

Глотка А. А., Гайдук С. В. Распределение элементов в карбидах многокомпонентных никелевых сплавов // Металлофизика и новейшие технологии. 2020. Т. 42, № 6. С. 869 - 884. (DOI: 10.15407/mfint.42.06.0869)

Saunders N., Fahrmann M., Small C. J. The Application of CALPHAD calculations to Ni-based superalloys / N. Saunders // In: Superalloys 2000 / Eds. K. A. Green, T. M. Pollock, R. D. Kissinger. TMS. Warrendale. 2000. P. 803 - 811.

Симс Ч. Т., Столофф Н. С., Хагель У. К. Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / Пер. с англ. под ред. Р. Е. Шалина. М.: Металлургия, 1995. Кн. 1 и 2. 384 с.

Jonšta P., Jonšta Z., Sojka J. Structural characteristics of nickel super alloy INCONEL 713LC after heat treatment // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2007. V. 21. Р. 29 - 32.

Choi B. G. MC Carbide decomposition during thermal exposure of polycrystalline Ni-Base superalloys // Solid State Phenomena. 2007. V. 124 - 126. P. 1505 - 1508. (https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.124-126.1505)

Оспенникова О. Г. Создание нового поколения жаропрочных литейных и деформируемых сплавов и сталей залог успешного развития отечественного двигателестроения // Металлургия машиностроения. 2017. № 4. С. 17 - 20.

Li Jiang, Wen-Zhu Zhang, Zhou-Feng Xu et al. M2C and M6C carbide precipitation in Ni - Mo - Cr based superalloys containing silicon // Materials & Design. 2016. V. 112. Р. 300 - 308. (https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.09.075)

Чабина Е. Б., Филонова Е. В., Ломберг Б. С., Морозова Г. И. Эволюция структуры и фазового состава деформируемых жаропрочных никелевых сплавов для дисков ГТД с усложнением их легирования / Е. Б. Чабина // МиТОМ. 2015. № 3(717). С. 8 - 12.

Seiser B., Drautz R., Pettifor D. G. TCP phase predictions in Ni-based superalloys: Structure maps revisited // Acta Materialia. 2011. V. 59. Р. 749 - 763. (https://doi.org/10.1016/j.actamat.2010.10.013)

Rui Hu, Jinshan Li, Guanghai Bai. Precipitation behavior of grain boundary M23C6 and its effect on tensile properties of Ni - Cr - W based superalloy // Materials Science and Engineering A. 2012. No. 548. Р. 83 - 88. (DOI: 10.1016/ j.msea.2012.03.092)

Kondrat'ev S. Yu., Kraposhin V. S., Anastasiadi G. P., Talis A. L. Experimental observation and crystallographic description of M7C3 carbide transformation in Fe - Cr - Ni - C HP type alloy // Acta Materialia. 2015. V. 100. P. 275 - 281.

Кондратьев С. Ю., Пташник А. В., Анастасиади Г. П., Петров С. Н. Анализ превращений карбидных фаз в сплаве 25Cr35Ni методом количественной электронной микроскопии // МиТОМ. 2015. № 7(721). С. 36 - 43. [Kondrat'ev S. Yu., Ptashnik A. V., Anastasiadi G. P., Petrov S. N. Analysis of transformations of carbide phases in alloy 25Cr35Ni by the method of quantitative electron microscopy // Metal Science and Heat Treatment. 2015. V. 57, No. 7 - 8. P. 402 - 409.]

Дурягина З. А., Ольшанецкий В. Е., Кононенко Ю. И. Структурно-энергетическое состояние внутренних и внешних границ раздела в металлических системах: монография. Львов: Изд-во Львовской политехники, 2013. 456 с. [укр.]

Ольшанецкий В. Е. Об оценке средней относительной энергии в некоторых моделях пограничных выделений // Металлофизика. Вып. 50. Киев: Наукова думка, 1974. С. 89 - 94.

Гайдук В. В., Натапов Б. С., Ольшанецкий В. Е. Влияния состояния межзеренных границ на свойства сплава типа ЖС, содержащего горофильную примесь / В. В. Гайдук // Физика металлов и металловедение. 1968. Т. 26, Вып. 5. С. 853 - 859.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2021.6.28-36

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025