Прогнозування властивостей жароміцних нікелевих сплавів спрямованої кристалізації

О.А. Глотка; В.Ю. Ольшанецький

doi:10.15407/mom2021.03.015

Автор(и)

О.А. Глотка Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя https://orcid.org/0000-0002-3117-2687
В.Ю. Ольшанецький Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2021.03.015

Ключові слова:

жароміцні нікелеві сплави, розмірна невідповідність кристалічних граток γ і γ'-фаз, міцність, жароміцність

Анотація

Метою роботи є отримання математичних моделей, за якими, можна з великою вірогідністю розраховувати властивості жароміцних нікелевих сплавів, без проведення попередніх досліджень. Для проведення експерименту обрано промислові сплави направленої кристалізації вітчизняного і зарубіжного виробництва. Одержані результати оброблялися методом найменших квадратів з отриманням кореляційних залежностей і математичних рівнянь регресійних моделей, які оптимально описують ці залежності. Це дозволило вперше запропонувати співвідношення легуючих елементів для сплавів направленої кристалізації, що використовується для оцінки механічних властивостей, та враховують комплексний вплив основних компонентів сплаву. Через те що, розмірна невідповідність параметрів кристалічної гратки пов'язана зі ступенем концентраційного твердорозчинного зміцнення γ- і γ'-фаз, ефективністю дисперсійного зміцнення сплаву, швидкістю повзучості і іншими властивостями, отримане співвідношення дозволяє зв'язати ці властивості з багатокомпонентними системами. Наведені формули дають можливість розрахувати розмірну невідповідність, міцність, жароміцність, кількість g¢ фази і густину сплавів з високою точністю. Встановлено залежності впливу складу на властивості жароміцних нікелевих сплавів направленої кристалізації. Показано, що для багатокомпонентних нікелевих систем можна з високою вірогідністю прогнозувати місфіт (відношення періодів кристалічних граток γ- і γ′- фаз), який істотно впливає на характеристики міцності сплавів даного класу. Зниження його значення супроводжується збільшенням розчинності елементів в g-твердому розчині при значенні співвідношення легуючих елементів 1,5 – 1,6. Однак збільшення співвідношення легуючих елементів більше 2 супроводжується зростанням місфіту, оскільки g-твердий розчин досягає максимуму розчинення. Показано перспективний і ефективний напрямок у вирішенні задачі прогнозування основних характеристик, що впливають на комплекс службових властивостей сплавів як при розробці нових жароміцних нікелевих сплавів, так і при вдосконаленні складів відомих промислових марок даного класу.

Посилання

Bondarenko Y.A., Echin A.B., Bazhenov V.E., Russ. J. Non-ferrous Metals, 2017, No. 58, pp. 481-488 [in English].

Das N., Trans Indian Inst Met, 2010, No. 63, pp. 265-274. [in English]. https://doi.org/10.1007/s12666-010-0036-7

Mukai K., Li Z., Mills K.C., Metall Mater Trans B, 2005, No. 36, pp. 255-262. [in English]. https://doi.org/10.1007/s11663-005-0027-y

Li Z., Mills K.C., Metall Mater Trans B, 2006, No. 37, pp.781-790. [in English]. https://doi.org/10.1007/s11663-006-0060-5

Huang J., Yang X., Shi D., J Mater Sci, 2014, No. 49, pp. 7625-7638. [in English]. https://doi.org/10.1007/s10853-014-8418-6

Li L., Deceuster A., Zhang C., Metallogr. Microstruct. Anal, 2012, No. 1, pp. 92-98. [in English]. https://doi.org/10.1007/s13632-012-0016-x

Alam M.Z., Hazari N., Das D.K., Bull Mater Sci, 2014, No. 37, pp. 1551-1561. [in English]. https://doi.org/10.1007/s12034-014-0110-6

Wu L., Osada T., Watanabe I., Yokokawa T., Kobayashi T., Kawagishi K., Superalloys 2020., The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham. – 2020, pp. 651-658. [in English].https://doi.org/10.1007/978-3-030-51834-9_63

Chan K.S., Metall Mater Trans A, 2020, No. 51, pp. 5653-5666. [in English]. https://doi.org/10.1007/s11661-020-05965-0

Glotka, O.A., Ovchinnikov, O.V., Degtyaryov, V.I. Powder Metall Met Ceram, 2018, No. 56, pp. 726-732. [in English]. https://doi.org/10.1007/s11106-018-9948-2