Дослідження формування структури жароміцних нікелевих сплавів з різним співвідношенням ніобію та титану з метою підвищення структурної однорідності. - Автореферат

Сплави даної групи - складнолеговані, тому дуже важливим є вирішення питання їх структурної та хімічної однорідності,порушення якої негативно позначається на службових характеристиках, та може бути причиною передчасного порушення матеріалу. Міністерства науки та технології України “Нові литі та деформовані металеві матеріали з унікальним сполученням міцності, пластичності та спеціальних властивостей”, тема Г121010007, 1997-1999 р.р.: "Розроблення теорії та технології легування та зміцнення деформованих білих чавунів з високими експлуатаційними властивостями та жароміцних сплавів на залізній та нікелевій основі, що використовуються до потреб авіаційної та космічної промисловостей України” (ДР 0197U009647); державного контракту № 6-125/97 від 18.04.1997: “Аналіз структури та термічної стабільності аморфних сплавів та визначення шляхів підвищення їх механічних та експлуатаційних характеристик” згідно з темою: Титан “Матеріалознавство та технології для виробів космічної техніки” (ДР 0197U000887). Для досягнення цієї мети були сформульовані такі задачі: - розробити методику фіксації процесів, які відбуваються під час твердіння, у жароміцних матеріалах за допомогою вакуумної печі з ємкістю для загартування, що дозволяє проводити експерименти на невеликих наважках матеріалу без змінювання його хімічного складу; визначити закономірності структуроутворення та фазових перетворень, встановити напрямки дифузійних потоків легуючих елементів під час твердіння жароміцних сплавів на нікелевій основі; Для докладного вивчення закономірностей структуроутворення жароміцних нікелевих сплавів та визначення оптимальних термокінетичних умов їх виробництва були використані засоби “стоп-загартування” та понадшвидкої кристалізації сплавів на унікальних приладах, що є у лабораторії; локальний мікрорентгеноспектральний, електронномікроскопічний, металографічний та рентгеноструктурний аналіз, метод вимірювання твердості при високих температурах.У більшості випадків це сплави Ni-Cr-Ti, що утримують у різних кількостях алюміній та інші легуючі елементи, з підвищеною межею тривалої міцності та повзучості при температурі 8000С та вище. В останніх роботах по структуроутворенню відзначається факт складної будови евтектики у високолегованих жароміцних сплавах, яка може базуватися на МС-карбідах та багатій на ніобій фазі Лавеса, але морфологія та закономірності в умовах утворення цих фаз залишаються практично не вивченими. Сплави розливались в алундові тиглі ємністю 0,5 кг та піддавались після твердіння гомогенізуючому відпалу при температурах на 30-400С нижче температури солідус протягом 20 годин. Специфіка складів жароміцних матеріалів на нікелевії основі потребувала внести ряд конструктивних змін: а) для запобігання нагріву зразків, які не беруть участь в експерименті вище 400-4500С був установлений додатковий екран трапецієподібної форми, що охоплює тримач зразків на 3/4 його діаметру; б) з метою забезпечення максимальної рівномірності теплового поля біля зразка для виключення виникнення спрямованого фронту кристалізації вироблена зміна форми екранного захисту робочого простору печи (установлено блок екранів складної форми, що фокусує теплове випромінювання нагрівачів на цю зону розміщення зразків); в) щоб уникнути контакту вивчаємого розчину з матеріалом тримача зразків, було розроблено та виготовлено новий вузол тримача з карбонітриду бору. Постадійне вивчення твердіння сплавів № 1-9 (див. таблицю 1)*, що були загартовані зі швидкістю 1.39 К/хв, показало, що спільний вплив кристалографічного фактора, температурно-концентраційної обстановки на фронті кристалізації, зокрема збагачення рідкої фази легуючими елементами, які мають низьку дифузійну рухомість, приводить до локального порушення порядку та геометрії дендритного відгалуження, що виявляється в вигину та зростанні близько лежачих гілок, утвор енні ексцентричних наростів та потовщень, а також сферичних зон розчину, повністю або частково ізольованих від його основної кількості.Поліпшення структурних параметрів за рахунок оптимізації термокінетичних умов виплавки та твердіння сплавів (температури перегріву розчину та швидкості охолодження) дозволяє знизити рівень дендритної ліквації у 1,5-1,8 рази, що суттєво підвищує рівень надійності матеріалів. Але питання, які повязані з закономірностями та кінетикою здійснювання лікваційних процесів, вивчено не дуже точно, це приводить до неможливості прогнозування надійності виробів спеціального призначення, тому що у лікваційних ділянках властивості матеріалів знижуються до неприпустимо малого рівня, з наступним передчасним зруйнуванням. Розроблена методика дослідження фазових перетворень у жароміцних нікелевих сплавах способом “стоп-загартування”, яка полягає в у введенні у робочий простір печі фокусуючих екранів і оснащення тримача зразків, які запобігають угару легуючих елементів та забезпечують оптимальну відтворюваємость експериментальних даних з помилкою менш за 4 %. Вивчено закономірності фазових перетворень при твердінні жароміцних н

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ