Распределение элементов в карбидах многокомпонентных никелевых сплавов

А. А. Глотка, С. B. Гайдук

Национальный университет «Запорожская политехника», ул. Жуковского, 64, 69063 Запорожье, Украина

Получена: 24.09.2019; окончательный вариант - 19.12.2019. Скачать: PDF

Изучена специфика влияния легирующих элементов на состав карбидов различных типов в многокомпонентной системе типа Ni–13,5Cr–5Co–3,4Al–4,8Ti–7,3W–0,8Mo–0,015B–0,12C. Проведено моделирование процесса кристаллизации, основанное на термодинамических расчётах методом CALPHAD. Результаты расчётов химического состава карбидов приведены в сравнении с экспериментальными данными, полученными методом электронной микроскопии. Выявлено сложный характер влияния легирующих элементов на температуры растворения (выделения) первичных и вторичных карбидов, определяемый термодинамическими процессами в системе. Установлено, что при повышении суммарной концентрации карбидообразующих элементов строение карбидов типа МС усложняется. Так, при увеличении в сложном карбиде МС концентрации титана наблюдается тенденция к образованию его монокарбида, а при введении ниобия выше определённой концентрации система стремится к образованию монокарбида ниобия. Ввиду того, что гафний наиболее сильный карбидообразующий элемент, для выделения карбида на его основе достаточно небольшого его содержания в сплаве. Моделирование термодинамических процессов кристаллизации показало высокую достоверность и хорошую согласованность полученных результатов с экспериментальными данными, что позволяет рекомендовать данный подход для расчётного прогнозирования состава карбидов различного типа в структуре сплава в зависимости от содержания химических элементов.

Ключевые слова: литейные жаропрочные никелевые сплавы, система легирования, структура и состав карбидов, метод CALPHAD.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i06/0869.html

PACS: 61.50.Ks, 61.66.Dk, 64.60.Ej, 64.75.Op, 68.55.Ln, 68.55.Nq


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Е. Н. Каблов, Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С. Т. Кишкина (Москва: Наука: 2006).
  2. А. В. Логунов, Н. В. Петрушин, И. М. Хацинская, Металловедение и термическая обработка металлов, № 6: 67 (1977).
  3. Н. Ф. Лашко, Н. Ф. Заславская, М. Н. Козлова, Г. И. Морозова, К. П. Сорокина, Е. Ф. Яковлева, Физико-химический фазовый анализ сталей и сплавов (Москва: Металлургия: 1978).
  4. Ч. Т. Симс, Н. С. Столофф, У. К. Хагель, Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок (Ред. Р. Е. Шалин) (Москва: Металлургия: 1995).
  5. Е. Н. Каблов, Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технологии, покрытия (Москва: МИСиС: 2001).
  6. С. Т. Кишкин, Г. Б. Строганов, А. В. Логунов, Литейные жаропрочные сплавы на никелевой основе. Разработка и исследования (Москва: Машиностроение: 1987).
  7. N. Saunders, M. Fahrmann, and C. J. Small, Super-Alloys (Eds. K. A. Green, T. M. Pollock, and R. D. Kissinger) (TMS: Warrendale: 2000), p. 803.
  8. В. В. Попов, И. И. Горбачев, Физ. мет. металловед., 99,.№ 3: 69 (2005).
  9. А. Д. Коваль, С. Б. Беликов, А. Г. Андриенко и др., Паспорт на жаропрочный коррозионностойкий никелевый сплав ЗМИ-3У (ХН64ВМКЮТ) (Запорожье: 1995).
  10. G. Lvov, V. I. Levit, and M. J. Kaufman, Metall. Mat. Trans. A, 35: 1669 (2004). Crossref
  11. E. D. Lemkey and E. R. Tompson, Metall. Trans., 2, No. 6: 1537 (1971).
  12. С. Ю. Кондратьев, Е. В. Святыщева, Г. П. Анастасиади, Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, № 4: 191 (2016).
  13. Н. Н. Бурова, С. Б. Масленков, Металловедение и термическая обработка металлов, № 5: 19 (1979).
  14. A. A. Lavrentyev, B. V. Gabrelian, V. B. Vorzhev, I. Ya. Nikiforov, O. Yu. Khyzhun, and J. J. Rehr, J. Alloys Compd., 462, Iss. 1–2: 4 (2008). Crossref
  15. С. Т. Кишкин, Г. Б. Строганов, А. В. Логунов, Металлы, № 5: 89 (1983).
  16. Е. Н. Еремен, Ю. О. Филиппов, А. Е. Еремен, Омский научный вестник, № 3: 52 (2012).
  17. А. А. Шматов, С. В. Побережный, Вестник БНТУ, № 4: 43 (2008).