Влияние легирования на фазовые и структурные превращения в тройных сплавах на основе Ni3Al и жаропрочных никелевых сплавах

• Автор: Лепихин, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Свойства интермсталлического соединения КЙзА1

1.2. Диаграммы состояния для интерметаллидов МзА

иЫ1зЛ1Х

1.2.1. Двойная диаграмма А1 вблизи соединения ЫА1

1.2.2. Характер кристаллизации соединения ТПзА1.

1.2.3. Диаграммы состояния тройной системы ГЛА1Х

1.2.4. Диаграммы состояния системы ЫА1Ее.

1.3. Факторы, определяющие преимущественный тип замещения легирующего элемента

1.4. Жаропрочные никелевые сплавы.
1.4.1. Структура и термическая стабильность
литейных жаропрочных никелевых сплавов
1.4.2. Преимущества монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов в условиях высокотемпературного нагружения
1.4.3. Особенности легирования жаропрочных сплавов
на основе никеля для монокристаллического литья
1.4.4. Влияние легирования рением на термическую стабильность фазы в жаропрочных никелевых
сплавах.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Образцы и химический состав
2.2. Дифференциальный термический анализ
2.2.1. Сущность метода
2.2.2. Модернизация высокотемпературного
дифференциального термоанализатора ВДТА8МЗ.
2.2.3. Условия проведения ДТА.
2.3. Методика измерения удельного электросопротивления
2.4. Выращивание монокристаллов.
2.5. Методы исследования структуры сплавов в твердом состоянии.
2.5.1. Металлографические исследования
2.5.2. Электронномикроскопические исследования.
2.5.3. Рентгеноструктурный анализ.
2.5.4. Микрорентгеноспектральньгй анализ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.
3. ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ТРОЙНЫХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ПА1 ПРИ ЛЕГИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗОМ
3.1. Уточнение тройной диаграммы состояния системы ЫГАМге вблизи области фазы.
3.2. Влияние высокотемпературного нагрева на упорядоченное
состояние сплавов МзАГРе
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.
4. ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ТРОЙНЫХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ЫА1.
4.1. Влияние легирования третьим элементом на фазовые превращения в КА1.
4.2. Корреляция между преимущественным типом замещения и степенью локализации валентных электронов переходного легирующего элемента.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
5. ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ МОДЕЛЬНЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЕВОЙ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


ЬНзРе до состава Ы5А1 |8Ге7 и уточнено положение тройной области Р+у+у' на изотермическом разрезе при °С. Предложена схема формирования у'-фазы в ходе кристаллизации и последующего охлаждения тройных сплавов Ы1зА1-Х (Х=Со, Ре, N6, Сг, У, V, Т1). Определена температура начала разупорядочения серии сплавов РПзАРРе. С ростом концентрации железа га уменьшается. Получены важные сведения о влиянии легирующих элементов на температуры фазовых превращений в модельных безуглеродистых жаропрочных никелевых сплавах для монокристального литья. Определены составы, безуглеродистых жаропрочных никелевых сплавов, обладающие высокой термической стабильностью. Практическая ценность. Закономерности, полученные при обобщении новых данных о формировании однофазного у'-состояния для ряда сплавов на основе 1%А1, позволяют прогнозировать фазовый состав при температуре солидуса и последовательность фазовых и структурных превращений, происходящих в твердом состоянии в тройных сплавах на основе МзА! Полученные данные о фазовых превращениях в тройных сплавах на основе М1? А1 представляют интерес при разработке новых современных жаропрочных сплавов. Политермический разрез по линии ЬПзА1 -»РНзРс до состава Ы5А8Ре7 и положение тройной области р+у+у' на изотермическом разрезе °С участка тройной диаграммы М-АРРе. Закономерности формирования у'-фазы в ходе кристаллизации и последующего охлаждения тройных сплавов >ЛзА1-Х (Х=Со, Ре, N6, Сг, W, V, Т1). Результаты по исследованию влияния легирования на температуру начала разупорядочения ^ серии сплавов №зА1-Ре. Данные по влиянию легирующих элементов на термическую стабильность модель ных безуглеродистых жаропрочных никелевых сплавов для монокристального литья. Свойства интерметаллического соединения ОДА! Исследование интерметаллического соединения МА1 представляет интерес, поскольку фаза на основе №3А1 является с одной стороны, основой современных жаропрочных никелевых сплавов [1-7], с другой стороны, в настоящее время не прекращаются попытки применения соединения >Л3А1 в качестве самостоятельного конструкционного материала при работе в области высоких температур [2, 8-]. Интерметаллическое соединение Ы^А! Ыг, рис. А1. Легирование сплава по типу замещения расширяет область существования фазы на основе ЫА1 (у'-фазы) [1,2]. Рис. Элементарная ячейка интерметалл и да №3А1. Практический интерес к >Й3А1 определяется характером температурной зависимости механических свойств. Особенностью упорядоченного соединения ЫА1 (как и ряда других сплавов с данным типом свсрхструктуры) является эффект термического упрочнения [1, ]. Типичные кривые (на примере легирования ниобием, по [1]), демонстрирующие пик термического упрочнения, показаны на рис. Легирование несколько повышает значения пика деформационных характеристик, как правило, понижая его температуру. Исключением является легирование титаном: в этом случае температура пика не меняется или даже несколько увеличивается [1, ]. Рис. Влияние легирования ниобием на а0>2 в поликристаллических образцах №зА1. Составы сплавов приведены в ат. Температурные аномалии сопровождаются изменением действующих систем скольжения. Наиболее существенной является замена, с повышением температуры, октаэдрического скольжения кубическим []. Известно [], что параметр кристаллической решетки а соединения ЫА1 в литом состоянии нестабилен и может меняться при длительном хранении образцов при комнатной температуре. Термообработка образца устраняет ликвацию и напряжения, возникающие в образце в процессе кристаллизации. При этом параметр решетки стабилизируется. Кроме того, существует сильная зависимость параметра решетки от состава сплава: даже небольшое отклонение содержания алюминия от ат. Поскольку в различных исследованиях стехиометрический состав не всегда точно выдержан, то в литературе приводятся разные значения параметра а, табл. В качестве справочного в литературе принято значение 0,7 нм [1]. Таблица 1. В настоящее время сложилось представление о кристаллической решетке интсрмсталлического соединения ЫА1 как состоящей из двух подрешеток (см. Обмен местами для атомов алюминия и никеля невозможен [].