Морфология фаз и фазовые превращения при термической обработке суперсплавов на основе Ni-Al-Cr и Ni-Al-Co : масштабные и концентрационные эффекты

• Автор: Никоненко, Елена Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 262 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Е СУПЕРСПЛАВЫ

1.1. Суперсплавы. Механические свойства

1.2. Легирующие элементы в суперсплавах

1.3. Дислокации в сверхструктуре Ь12. Энергия плоских дефектов фазы №3А1

1.4. Дальний атомный порядок. Сверхструктура Ь12

1.5. Фазовая диаграмма сплавов №-А1

1.6. Физические свойства жаропрочных сплавов на никелевой основе

1.7. Элементный многокомпонентный состав современных суперсплавов. Тройная диаграмма №-А1-Ме
1.8. Тройная диаграмма №-А1-Сг
1.9. Тройная диаграмма №-А1-Со
1.10. Основные фазы современного суперсплава
1.11. Т8Р-фазы в структуре сплава
1.12. Постановка задачи
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материал исследования
2.2. Методы структурных исследований
2.3. Приготовление образцов для различных методов исследования
2.4. Методика количественной обработки результатов исследования, полученных методом микроскопии
2т5—Методика количественной обработки результатов исследования,
полученных методом РСА
3. СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ №-А1-Сг-Ме. ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ Яе И Ьа
3.1. Структура многокомпонентных сплавов на основе
состава №-А1-Сг

3.2. Положение сплава на тройных диаграммах
3.3. Влияние термообработки на структуру и фазовый состав сплава
3.4. Влияния легирования Яе на структуру и фазовый состав сплава М-А1-Сг-Ме
3.5. Влияние легирования Ьа на структуру и фазовый состав сплава №-А1-Сг-Ме
3.6. Заключение по главе 3
4. СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ М-А1-Со-Ме. ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ Яе
4.1. Положение сплава на тройных фазовых диаграммах.
Фазовый состав сплава
4.2. Распределение фаз в сплаве, их морфология, количественные характеристики
4.3. Исследование структуры и фазового состава
сплава ЇЧі -А1-Со -Яе-Ме
4.4. Влияние Яе+Яи на структуру и фазовый состав
сплава М-АІ-Со-Ме
4.5. Заключение по главе 4
5. МОРФОЛОГИЯ у'-ФАЗЫ
5.1. Масштабные эффекты морфологии у'-фазы
5.2. Влияние химического состава на морфологию у'-фазы
5.3. Виды кубоидов, их структура, стабильность и деградация
5.4. Преимущественная ориентация
5..5.._Пр.от(ес.сы_распада._Тонкая_с.тр_укт_ура____________________225.
5.6. Заключение по главе 5
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Вторая мировая война послужила толчком для появления материалов, применяемых в изготовлении деталей двигателей реактивных самолетов - суперсплавов. Дальнейшее улучшение свойств материалов, работающих при высоких температурах, позволило увеличить их рабочую температуру и рабочее напряжение путем усовершенствования процессов производства и изменения химического состава суперсплавов. Честер Т.Симс, Норман С.Столофф и Уильям К.Хагель первыми дали определение таким материалам как «суперсплавы»: «Суперсплавы - это сплавы, имеющие в основе элементы VIII группы, разработанные для эксплуатации при повышенных температурах и проявляющие в совокупности достаточную механическую прочность объема материала и устойчивость поверхности». Прогресс в развитии суперсплавов сделал возможным создание современных реактивных двигателей со все более высоким отношением развиваемой тяги к собственной массе двигателя. Суперсплавы играют жизненно важную роль в промышленных газовых турбинах, углеперерабатывающих и других установках, в которых действуют высокие температуры и сильно агрессивные среды.
Различают три основных класса суперсплавов в соответствии с их основой: никелевые, кобальтовые и суперсплавы на основе железа. Кроме того, выделяют важную подгруппу суперсплавов, содержащих в значительных количествах и никель, и железо и обладающих металлургическими характеристиками, аналогичными таковым, как у сплавов на основе никеля. Их называют железоникелевыми суперсплавами.
Успехи современной техники в значительной степени обусловлены соз-данием и применением металлических материалов, обладающих необходимыми служебными свойствами. Уровень требований к этим материалам постоянно растет в связи с новыми задачами, которые возникают при создании новой техники, в особенности при ее эксплуатации в экстремальных условиях - высокие скорости, высокие температуры и т. д. Постоянно ведется поиск металлических

но разнообразные микрорасслоения в твёрдом растворе могут проявляться. Во-вторых, область концентрации менее 75 ат. % N1 служит основой поиска новых суперсплавов в последние 25 лет и на некоторое время таковой и останется [57].
Как уже отмечалось, основной фазой для создания суперсплавов на никелевой основе фактически послужила фаза №3А1. Отметим другие фазы со сверхструктурой Ь12, важные для разработки суперсплавов. К этим фазам относятся сплавы, указанные в таблице 1.3, а также ряд других фаз на основе КЬ, 1г, Рг и Рб с редкоземельными элементами [57]. Эти перечисленные и родственные им фазы могут быть использованы для создания новых жаропрочных сплавов и композиций. В ряде случаев они могут служить основой этих сплавов, в других - упрочняющими фазами, наконец, в-третьих, - их квазибинарные разрезы с фазой 1чП3А1 могут также применяться при разработке новых сплавов [57].
1.6. Физические свойства жаропрочных сплавов на никелевой основе
К настоящему моменту разработан большой класс жаропрочных сплавов, рассчитанный на работу в температурном интервале от 600°С до 1000°С. Это однофазные или многофазные сплавы. Их рабочие свойства определяются механизмами упрочнения.
Первый механизм - это твердорастворное упрочнение [10,11,25,68,69]. В этом случае легирование увеличивает энергию активации диффузии и уменьшает скорость ползучести. Для этого упрочнения в твердый раствор вводятся такие элементы как хром, кобальт, молибден, вольфрам, ванадий, гафний. Указанные элементы упрочняют твердый раствор при низких температурах и тормозят процессы ползучести при высоких температурах.
Второй механизм - карбидное, нитридное и боридное упрочнения [2,12,69-79]. В этом случае в сплав вводятся элементы внедрения (углерод, азот, бор) и элементы замещения, которые являются карбидо- и нитридообразующи-