Изменение структуры и свойств литейного жаропрочного никелевого сплава при температурно-силовом воздействии

• Автор: Тихомирова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 220 с. : ил. + Прил. (89 с.: ил.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
ГЛАВА 1 Современные жаропрочные материалы для рабочих лопаток ТВД перспективных авиационных ГТД, их свойства и
особенности разрушения в эксплуатации
1Л Анализ повреждаемости рабочих лопаток ТВД серийных и опытных перспективных АГТД
1.2 Особенности термической усталости (неизотермическая малоцикловая усталость) и малоцикловой усталости (изотермическая малоцикловая усталость)
1.3 Жаропрочные материалы для перспективных АГТД
1.4 Структурная и фазовая стабильность жаропрочных сплавов
1.5 Технология производства монокристальных лопаток из ЖНС
1.6 Термическая обработка ЖНС
1.7 Структурные изменения после термической обработки и температурных выдержек ЖНС
ГЛАВА 2 Материал и методика эксперимента
2.1 Химический состав и термическая обработка исследуемого материала
2.2 Методы испытаний и исследований
2.3 Разработка методики и установки для определения ориентировки монокристальных изделий методом Лауэ
2.4 Разработка принципа и методики для термоциклических испытаний
2.5 Возможности применения устройства для исследования работоспособности защитных покрытий
2.6 Испытание разработанного устройства для исследования сопротивления материалов термической усталости
ГЛАВА 3 Структурные исследования сплава ЖС32 .
Влияние структуры на свойства сплава ЖС
3.1 Изменение структуры сплава ЖС32 в процессе технологии производства рабочей лопатки. Влияние структуры на свойства
3.1.1 Гомогенизация со структурой «недогрева»

3.1.2 Исключение структуры «недогрева» при гомогенизации
3.1.3 Изменение структуры и длительной прочности после гомогенизации с повышенной скоростью охлаждения
3.1.4 Применение технологии гомогенизации с повышенной скоростью охлаждения в промышленном производстве. Влияние
структуры на механические свойства
3.2 Влияние стационарных выдержек на структуру и свойства
сплава ЖС
3.2.1 Влияние высокотемпературных стационарных выдержек
на структуру сплава ЖС
3.2.2 Влияние структуры после высокотемпературных кратковременных выдержек на длительную прочность сплава ЖС
3.2.3 Влияние структуры после высокотемпературных кратковременных выдержек на механические свойства сплава ЖС
3.2.4 Влияние длительных выдержек на структуру и свойства ЖНС
3.2.5 Влияние структуры после длительных выдержек на
механические свойства сплава ЖС
Г ЛАВА 4 Экспериментальное исследование
ползучести и длительной прочности сплава ЖС
4.1 Исследование ползучести при температуре 850°С
4.2 Исследование ползучести при температуре 1050°С
4.2.1 Ползучесть при 1050°С после предварительной деформации
4.2.2 Ползучесть при 1050°С при различных уровнях напряжений и влияние предварительной деформации и длительного термического воздействия
4.2.3 Исследование ползучести при 1050°С и различных уровнях напряжений
4.3 Исследование ползучести при температуре 975°С и влияние предварительной изотермической выдержки
4.4 Обобщение результатов исследования ползучести
4.5 Построение изохронных кривых ползучести для расчетов
прочности монокристальных рабочих лопаток
ГЛАВА 5 Термическая усталость жаропрочных сплавов
5.1 Особенности термоциклических испытаний
5.2 Развитие деформации в одном термическом цикле испытаний

5.3 Термоциклические испытания сплава ЖС32 и методика расчета пластической деформации
5.4 Обсуждение особенностей термической усталости
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
Условные обозначения

ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
1 Примеры термоусталостного разрушения рабочих лопаток
2 Химический состав некоторых ЖНС и зависимость свойств
ЖНС от количества у'-фазы
Приложение Б
1 Оборудование и методы испытаний на термоусталость
2 Анализ результатов отечественных испытаний на термоусталость
на монокристаллах
3 Современная методология структурных исследований на монокристаллах
4 Особенности пластической деформации монокристаллов
5 Исследования ползучести
6 Пластическая деформация монокристаллов в режиме
активного нагружения
Приложение В
1 Образцы для аттестации свойств исследуемого материала
2 Подготовка объектов исследования для растровой электронной микроскопии (РЭМ) и оптической микроскопии
3 Методика расчета содержания количества фаз при помощи количественной металлографии
4 Методика расчета фаз при помощи анализаторов изображения
5 Определение остаточных напряжений в поверхностных слоях
Приложение Г
1 Установка РДУ «КРОС» и программное обеспечение
для определения параметров кристаллографической

(количество которых достигает 50-60% и более) и соответственно суммарной поверхности межфазных границ, наблюдаемой в современных высокотемпературных сплавах. Диффузионная проницаемость границ фаз должна зависеть от характера взаимодействия фаз и меняться при изменении степени когерентности границам фаз, поскольку при этом меняются «напряженность» и структура границы. В никелевых сплавах по границам фаз у/у', между которыми существует когерентная (или полукогерентная) связь, энергия активации диффузии высокая [119; 120; 124]
294 кДж/г-атом (70 ккал/г-атом), и близка к таковой в объеме каждой из этих фаз (у и у'). Это указывает на значительную устойчивость фазовой границы, чем и объясняются высокие стабильность и свойства никелевых сплавов такого типа в области температур до начала интенсивного растворения упрочняющей у'-фазы. Диффузия по границам фаз способствует огрублению и изменению морфологии фазы при нагреве под нагрузкой (например, в случае изменения морфологии у' с кубической на пластинчатую) и, следовательно, за изменение свойств. Коэффициент диффузии по границам фаз занимает обычно промежуточное положение между таковым для границы и тела зерна [71]. Характерно, что энергия границ фаз (гак же как скорость) обычно меньше, чем у границ зерен.
Кроме структуры, состояние границ фаз, подобно границам зерен, зависит от локального изменения химического состава. Обогащение границ фаз и соответственно изменение свойств может быть значительным.
Термическая стабильность определяются комплексом термодинамических, кинетических и структурных факторов. К термодинамическим факторам относятся: энергия межфазньтх границ, растворимость легирующих элементов в фазовых составляющих и температурная область существования упрочняющих фаз. К кинетическим - диффузионная подвижность легирующих элементов в фазах и на многочисленных поверхностях раздела. К структурным факторам - количество, размер, морфология и распределение структурных составляющих, а также степень структурного совершенства и многообразные внутренние поверхности раздела (границы зерен, микропоры, межфазпые поверхности раздела, субструктура и т.д.).
Структура жаропрочных сплавов, в том числе литейных, наряду с химическим составом, является одним из основных факторов, определяющих их свойства, такие как жаропрочность, пластичность, сопротивление усталости и другие. Поэтому получение