А. В. ШУЛЬГА

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Влияние микролерирования на структуру

и свойства быстрозакаленных никелевых суперсплавов, полученных методом гранульной металлургии

Представлены результаты исследования влияния микролегирования современных жаропрочных никелевых суперсплавов, полученных из быстрозакаленных порошков – микрослитков методом гранульной металлургии, на формирование микроструктуры и механические свойства. Установлено, что неоднородность распределения углерода является наследственной, т. е. формируется, в основном, при получении быстрозакаленных микрослитков – гранул методом распыления расплава. Характеристики прочности и пластичности существенным образом зависят от вариаций микролегирования.

Оптимальное микролегирование углеродом, бором, активными карбидообразующими металлами в сочетании с одновременным повышением легирования другими легирующими элементами обеспечивает возможность дальнейшего повышения уровня механических свойств никелевых суперсплавов.

Традиционная технология производства сложнолегированных жаропрочных сплавов путем выплавки крупных слитков и последующей обработки давлением в значительной степени исчерпала возможности повышения служебных и технологических свойств. Качественно новый уровень свойств могут обеспечить технологии получения быстрозакаленных сплавов (RSP-технологии). Высокоскоростное охлаждение расплава (быстрая закалка расплава) является перспективным способом устранения дендритной и других видов ликвации, повышения качества литого металла, повышения однородности состава.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Разработанные опытно-промышленные технологии высокоскоростного охлаждения расплава обеспечивают достижение скоростей охлаждения 104 К/с и выше при формировании микрослитков преимущественно сферической формы диаметром ~100мкм. Последующие технологические операции газостатического компактирования, термической и термомеханической обработки являются составными операциями металлургии гранул.

Данная работа является продолжением комплексного исследования закономерностей формирования структуры жаропрочных сложнолегированных сталей и никелевых суперсплавов [1], [2]. Целью настоящей работы является изучение влияния микролегирования на поведение углерода и бора в зависимости от структурно-фазового состояния жаропрочных никелевых суперсплавов ЭП741НП, ЭП962П типа AF115, René95.

Исследованные никелевые суперсплавы, полученные по гранульной технологии, характеризуются существенно более высокой однородностью распределения углерода и бора, чем исходные слитки, полученные по традиционной технологии. В свою очередь компактрированный полуфабрикат сплава ЭП741НП характеризуется более высокой однородностью распределения углерода по сравнению с полуфабрикатом сплава ЭП962П. Полученный результат согласуется с более высокими характеристика­ми пластичности сплава ЭП741НП, который имеет sВ = 1300–1400 MПa, s0,2 = 900–1000 MПa, e = 15%, KCU = 0,40 MДж/м2 100 час длительная прочность, 650°C и 750°C = 1030 и 680 MПa, соответственно. Высокопроч­ный сплав ЭП962П для рабочих температур до 650°C, sВ > > 1500 MПa, e = 10%, KCU = 0,23 MДж/м2, 100 час, длительная прочность 650 °C > 1050 MПa. Стабильность структуры позволяет сохранять данный уровень свойств в рабочих условиях свыше 10000 час.

Вариации содержания микролегирующих элементов, таких, как Hf, C, La, Ce в никелевых суперсплавах оказывает значительное влияние на поведение углерода. Замещение La ® Ce в условиях отсутствия Hf увеличивает гетерогенность распределения углерода. Такой вариант легирования характеризуется минимальными значениями параметров пластичности (d, y, KCU). Размеры областей с повышенным или пониженным содержанием углерода соответствуют размерам гранул. Таким образом, неоднородность состава компактированных полуфабрикатов является наследственной и формируется при получении микрослитков-гранул.

Механизм формирования неоднородного распределения углерода в компактированных никелевых суперсплавах обусловлен влиянием легирующих карбидообразующих элементов замещения на химический потенциал углерода и бора.

Список литературы

1. Шульга и свойства быстрозакаленных нержавеющих сталей// Сб. трудов. Научная сессия МИФИ-2001. М.: 2001. Т.9. С.79-80.

2. Шульга бора и углерода в жаропрочных сложнолегированных никелевых сплавах // Сб. трудов. Научная сессия МИФИ-2003. М.: 2003. Т.9. С.151-154.