Влияние микролегирования на структуру и свойства

УДК 621.7/.9(06) Физика, химия и компьютерная разработка материалов
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.
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 сложнолегиро98
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 9
УДК 621.7/.9(06) Физика, химия и компьютерная разработка материалов
ванных 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 В = 1300–1400 MПa,
0,2 = 900–1000 MПa,  = 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, В >
> 1500 MПa,  = 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 (,
, 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 А.В. Структура и свойства быстрозакаленных нержавеющих сталей// Сб. трудов. Научная сессия МИФИ-2001. М.: 2001. Т.9. С.79-80.
2. Шульга А.В. Поведение бора и углерода в жаропрочных сложнолегированных никелевых сплавах // Сб. трудов. Научная сессия МИФИ-2003. М.: 2003. Т.9. С.151-154.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 9
99