Совместное легирование никеля рением и переходными металлами V - VI групп

• Автор: Николаев, Семён Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Жаропрочные и жаростойкие материалы на основе никелевых сплавов

1.2. Полиэдрация многокомпонентных диаграмм фазовых равновесий методом графов

1.3. Диаграммы фазовых равновесий на основе никеля, рения и переходных металлов V-VI групп

1.3.1. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем никеля, рения и

переходных металлов У-У1 групп

1.3.2. Диаграммы фазовых равновесий трёхкомпонентных систем никеля, рения

и переходных металлов У-У1 групп
1.3.2.1. Трёхкомпонентные системы переходных металлов У-У1 групп
1.3.2.2. Трёхкомпонентные системы рения и переходных металлов У-У1 групп
1.3.2.3. Трёхкомпонентные системы никеля и переходных металлов У-У1 групп..
1.3.2.4. Трёхкомпонентные системы никеля и рения с переходными металлами
У-У1 групп
1.3.3. Диаграммы фазовых равновесий четырёхкомпонентных систем никеля,
рения и переходных металлов У-У1 групп
1.4. Аналитическое описание поверхности никелевого твёрдого раствора на изотермических сечениях диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных систем
1.5. Жаростойкость многокомпонентных сплавов, содержащих никель, рений, ниобий, хром и молибден
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Методика приготовления образцов
2.2. Методы исследования
2.2.1. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)
2.2.2. Электронно-зондовый микроанализ (ЭЗМА)
2.2.3. Рентгенофазовый анализ (РФА)
2.2.4. Дифференциальный термический анализ (ДТА)
2.2.5. Измерение твёрдости
2.2.6. Определение устойчивости сплавов к высокотемпературному окислению
на воздухе

Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Полиэдрация диаграмм фазовых равновесий четырёхкомпонентных систем никеля, рения и переходных металлов V-VI групп и пятикомпонентной системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo
3.1.1. Определение фазовых равновесий в четырёхкомпонентных системах никеля, рения и переходных металлов V-VI групп при 1375 К и представление их в виде графов
3.1.2. Полиэдрация диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентной системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К
3.2. Экспериментальное определение максимальной растворимости легирующих элементов в никелевом твёрдом растворе при 1375 и 1200 К и аналитическое описание его поверхности на изотермических сечениях диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентной системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo
3.3. Исследование твёрдости совместно легированных рением, ниобием, хромом и молибденом никелевых дисперсионно-упрочнённых сплавов
3.4. Исследование устойчивости к высокотемпературному окислению на воздухе совместно легированных рением, ниобием, хромом и молибденом никелевых сплавов при 1200 К
Выводы
Список литературы
Приложение

Введение
Актуальность темы исследования
Повышенный интерес к многокомпонентному легированию никеля связан с поиском новых составов жаропрочных и жаростойких сплавов на основе никелевого твёрдого раствора. Современные никелевые суперсплавы содержат до 13 легирующих компонентов и характеризуются сочетанием высоких механических характеристик с устойчивостью к воздействию окислительных сред в интервале температур 650 - 1100 °С. Такой комплекс свойств обусловливает широкое применение этих сплавов при производстве турбин энергетических установок и авиационных двигателей [1]. В настоящее время поиск новых жаропрочных и жаростойких легированных никелевых сплавов активно продолжается, и на сегодняшний день разрабатывается уже шестое поколение никелевых суперсплавов.
Физико-химический процесс, лежащий в основе технологии получения дисперсионно-твердеющих сплавов, - это распад пересыщенного легирующими элементами твёрдого раствора на основе никеля с образованием мелкодисперсных выделений упрочняющей фазы. По существу, процесс получения таких сплавов включает три этапа: 1) отливка сплавов определённого состава; 2) гомогенизация сплавов (при температурах 1357 - 1503 К; 3) дисперсионное твердение сплавов (при температуре 1033 -1375 К). Все этапы, включая выбор исходного состава сплава, связаны со строением диаграммы фазовых равновесий, включающей все компоненты сплава. Основньми легирующими элементами жаропрочных и жаростойких никелевых сплавов являются переходные металлы V — VI групп и рений. Однако отсутствие информации о строении диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных систем затрудняет поиск оптимальных составов этих сплавов даже для основных легирующих компонентов.
В связи с этим, исследование изотермических сечений диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных систем, включающих фазовую область укч + упрочняющая фаза, является актуальной задачей.
Цель и задачи работы
Цель настоящей работы - установление фазовых равновесий с участием никелевого твёрдого раствора в четырёхкомпонентных системах никеля, рения и переходник металлов У-У1 групп, содержащих упрочняющую фазу а-№з(ЫЬ,Та), а также определение области дисперсионного твердения никелевьк сплавов системы №-Не-М)-Сг-Мо и исследование взаимного влияния легирующих элементов на свойства упрочнённых сплавов.

Рисунок 1.17. Диаграмма фазовых равновесий системы №-У-Та: а) изотермическое сечение при 1425 К [97]; б) граф трёхфазных равновесий при 1375 К.
Система М-ЫЬ-Та
Диаграмма фазовых равновесий системы №-№)-Та исследовалась при 1425 К методом суперпозиции диффузионных зон [16, 97]. Фазы р и а систем МЬ-№ и Та-№ образуют непрерывные ряды твёрдых растворов. В фазах ТагМ и Та№2 растворяется 4 и 11 ат. % ниобия соответственно. На изотерме (рисунок 1.18 а) установлено образование двух трёхфазных равновесий: 1) р + р + Таг№ и 2) р + а + ТаГНг- Анализ диаграмм состояния двухкомпонентных систем №-1<ГЬ, №-Та и МЬ-Та позволяет заключить, что характер фазовых равновесий при 1375 К не изменится. Граф трёхфазных равновесий изотермического сечения диаграммы фазовых равновесий системы №-ЫЬ-Та при 1375 К представлен на рисунке 1.18 б.
Рисунок 1.18. Диаграмма фазовых равновесий системы №-ЫЬ-Та: а) изотермическое сечение при 1425 К [97]; б) граф трёхфазных равновесий при 1375 К.