Высокотемпературное рентгеновское исследование структурной стабильности монокристаллов жаропрочных сплавов на никелевой основе

• Автор: Турхан, Юлиан Эсперович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 116 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.
1.1. Термическая стабильность структуры жаропрочных сплавов
1.2. Роль размерного несоответствия на границе у - у' фаз в термической стабильности сплава
1.3. Применение методов высокотемпературной рентгенографии для определения стабильности фазового состава жаропрочных сплавов
1.4. Воздействие на расплав жаропрочных никелевых сплавов перед кристаллизацией как способ повышения механических свойств в твердом состоянии
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объект исследования
2.2. Металлографические исследования
2.3. Электронно-микроскопические исследования
2.4. Рентгеновские исследования
2.5. Высокотемпературные рентгеновские исследования
2.6. Исследование удельного электросопротивления
2.7. Метод дифференциального термического анализа (ДТА)
2.8. Механические испытания
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ.
3.1. Разделение отражений от у и у' фаз в составе суммарной у + у' линии при комнатной температуре
3.2. Изменение формы рентгеновской у + у' суммарной линии при нагреве образца в вакууме
3.3. Высокотемпературные рентгеновские исследования в окислительной среде
3.4. Изменения формы рентгеновской у + у' линии в условиях предварительной высокотемпературной деформации образца
3.5. Исследование кинетики упорядочения сложнолегированной у'-фазы в составе никелевого жаропрочного сплава
3.5.1. Характер изменения удельного сопротивления сплава №зА1 в условиях изотермической выдержки
3.5.2. Характер изменения удельного электросопротивления жаропрочных никелевых сплавов в условиях изотермической выдержки
3.5.3. Изменения формы дифракционной рентгеновской линии (004), происходящие при изотермическом нагреве жаропрочных никелевых сплавов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА (ВТОР) НА СТАБИЛЬНОСТЬ УПРОЧНЯЮЩЕЙ
ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОЙ /-ФАЗЫ ПРИ НАГРЕВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОЙ /-ФАЗЫ В МОНОКРИСТАЛЬНЫХ <001> ОБРАЗЦАХ СПЛАВА ЖС32, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ВВЕДЕНИИ В РАСПЛАВ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА КАРБОНИТРИДА ТИТАНА
5.1. Ростовая структура монокристаллов углеродистого сплава
5.2. Ростовая структура монокристаллов низкоуглеродистого сплава
5.3. Термическая стабильность фазового состава сплава
5.4. Механические свойства
5.5. Факторы, влияющие на термическую стабильность сплава
5.6. Результаты высокотемпературных рентгеновских исследований
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Жаропрочные никелевые сплавы составляют важную группу высокопрочных сплавов, используемых в авиационной и космической технике. Изделия из этих сплавов получают в монокристальном состоянии для использования в условиях высокотемпературного нагружения. Условия эксплуатации таких изделий предъявляет высокие требования к термической стабильности структуры сплава.
Монокристаллы жаропрочных сплавов на основе никеля представляют собой гетерофазные сложнолегированные системы. Для определения стабильности фазового состава различных сплавов как правило используется метод высокотемпературной рентгенографии, однако применение этого метода для изучения эволюции структуры жаропрочных никелевых сплавов непосредственно в процессе нагрева до последнего времени было крайне ограничено из-за трудностей, возникающих при интерпретации полученных результатов.
Использованный автором данной работы метод обработки данных высокотемпературной рентгенографии применительно к жаропрочным никелевым сплавам (1995 г.) разработан самостоятельно и в настоящее время позволяет определить объемную долю упрочняющей интерметаллидной у'-фазы в сплаве при заданной температуре. Аналогичный подход развивается сейчас во Франции (Bellet D., Bastie Р., начиная с 1996 г.).
В настоящее время все активнее предпринимаются попытки изменения физических и технологических свойств жаропрочных никелевых сплавов в твердом состоянии с помощью какого-либо воздействия на расплав перед кристаллизацией. В данной работе рассмотрены два вида воздействия на расплав с последующим получением монокристального слитка: высокотемпературная обработка расплава (ВТОР) перед кристаллизацией и кристаллизация с использованием нанотехнологии, те. с введением в расплав ультрадисперсного порошка (УДП) карбонитрида титана. Применение такого типа воздействий на расплав приводит к существенному росту длительной прочности монокристальных образцов при 1000°С. Высокотемпературная обработка расплава нашла активное применение в промышленности. Однако наблюдаемые при таких воздействиях на расплав изменения ростовой структуры и совершенства кристаллического строения монокристального слитка, морфологии и размеров частиц упрочняющей интерметаллидной фазы не столь значительны, чтобы в полной мере объяснить рост механических свойств в твердом состоянии. Среди факторов,
Схема вакуумной камеры установки для измерения удельного электросопротивления
1 - текстолитовая втулка; 2 - зеркало; 3 - измерительная шкала; 4 -осветитель; 5 - теплозащитные экраны; б - «статор»; 7 - нагреватель; 8 -тигель; 9 - исследуемый образец; 10 -термопара; 11 - электрические контакты; 12 - вакуумные уплотнения.
Рис. 2.1.