Розподіл легувальних елементів в структурі жароміцних нікелевих сплавів у вторинних карбідах

Анотація

Дослідженню особливості розподілу легувальних елементів в структурних складових жароміцних нікелевих сплавів, а саме між вторинними карбідами, оскільки роль карбідів у формуванні властивостей даних сплавів є складною. В роботі проводено теоретичне моделювання термодинамічних процесів виділення надлишкових фаз з використанням метода CALPHAD в програмній оболонці JMatPro, а також практичне дослідження структури та розподілу хімічних елементів в карбідах залежно від легування сплава з використанням растрового електронного мікроскопу РЕМ-106І. Встановлено, що в типових для сплаву ЖС6К карбідах М₂₃С₆ та М₆С спостерігається тенденція до переродження та фазових реакцій залежно від ступеня легування заданими елементами. Встановлено математичні залежності впливу легування сплаву на температури виділення (розчинення) карбідів та зміну їх хімічного складу сплаву і на вміст елементів в карбідах. При збільшенні вмісту хрому карбід типу М₆С поступово вироджується і при 11% зникає. Виявлено, що при вмісті 3% молібдену в сплаві в структурі утворюється топологічно щільноупакована (ТЩУ) фаза, а при 8% карбід М₆С наближається за складом до монокарбіду на основі молібдену. Розраховано залежності температур виділення (розчинення) карбідів в залежності від кількості вольфраму в сплаві. Виявлено, що збільшення кількості вольфраму в сплаві підвищує температури виділення (розчинення) всіх карбідів. Також встановлено, що при концентрації 11% в сплаві вольфраму виділяється ТЩУ фаза, яка негативно впливає на властивості досліджуваної системи. Отримані залежності було перевірено на жароміцному сплаві на нікелевій основі ЖС6К. Розраховано стехіометричні формули карбідів та проведено порівняння теоретичних та практичних результатів, що дали значну схожість. Рекомендовано використовувати отримані математичні моделі не тільки при проектування нових жароміцних сплавів на основі нікелю, а і при удосконаленні відомих марочних композицій в межах зазначених концентрацій.