Деформация и разрушение монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов со сварными соединениями при испытаниях на растяжение

O. П. Kaрасевская$^{1}$, К. А. Ющенко$^{2}$, Б. А. Задерий$^{2}$, И. С. Гах$^{2}$, А. В. Звягинцева$^{2}$, Т. А. Алексеенко$^{2}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, ул. Казимира Малевича, 11, 03150 Киев, Украина

Получена: 26.01.2021; окончательный вариант - 21.05.2021. Скачать: PDF

Исследованы особенности деформации и разрушения в температурном интервале 500–1200°С при растяжении образцов сварных соединений монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов (ЖНС), выполненных электронно-лучевым способом, при перпендикулярном (1 группа) и параллельном (2 группа) расположении шва относительно прилагаемой нагрузки. Установлены значения предела текучести ($\sigma_{0,2}$), относительного удлинения ($\delta$) и различие видов разрушения в низкотемпературной ($\leq$ 800°С) и высокотемпературной (> 800°С) областях испытаний, которые связаны, в основном, с дисперсностью и дефектностью ростовой и/или полученной в сварных швах структуры. Разрушение в 1-ой группе образцов, в низкотемпературной области, проходит вне сварного шва по ростовой структуре монокристалла преимущественно транскристаллитным макросдвигом при смешанном характере излома со значениями $\sigma_{0,2}$ на $\sim$ 15% ниже, чем у 2-ой группы. Образцы 2-ой группы в низкотемпературной области разрушаются по междендритным пространствам с заметными следами пластической деформации, а при повышении температуры уменьшается доля вязкого и возрастает доля межфазного разрушения, изломы которого повторяют дендритную морфологию структуры сварного шва. В высокотемпературной области образцы 1-ой группы разрушаются по механизму хрупкого транскристаллитного скола при многоочаговом зарождении по межфазным границам сварного шва с более высокими значениями $\sigma_{0,2}$, чем во 2-ой группе. Особенности деформации рассматриваются в связи со структурными изменениями в сварных швах по сравнению с ростовой структурой исходных монокристаллов ЖНС.

Ключевые слова: монокристаллы жаропрочных никелевых сплавов, структура сварных соединений, температура и деформация разрушения.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i07/0939.html

PACS: 61.50.Ks, 61.66.Dk, 61.72.Dd, 62.20.M-, 81.20.Vj, 81.40.Np, 81.70.Bt


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Е. Н. Каблов, Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия) (Москва: МИСИС: 2001).
  2. H. Hurada, Proc. of ‘International Gas Turbine Congress-2003’ (November 2–7, 2003) (Tokyo: 2003), p. 1.
  3. Е. Н. Каблов, Н. В. Петрушин, И. Л. Светлов, И. М. Демонис, Технология легких сплавов, № 2: 6 (2007).
  4. Е. Н. Каблов, Н. В. Петрушин, Е. С. Елютин, Вестник МГTУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение», Sp. 2: 38 (2011).
  5. К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, А. В. Звягинцева, С. С. Котенко, Е. П. Полищук, В. С. Савченко, И. С. Гах, О. П. Карасевская, Автоматическая сварка, № 2: 10 (2008).
  6. І. С. Гах, Фізико-технологічні особливості електронно-променевого зварювання високонікелевих жароміцних сплавів з монокристалічною структурою (Автореф. дис. ... канд. техн. наук) (Київ: ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України: 2011).
  7. N. Wang, S. Mokadem, M. Rappaz, and W. Kurr, Acta Mater., 52, No. 11: 3173 (2004). Crossref
  8. J.-W. Park, J. M. Vitek, S. S. Babu, and S. A. David, Sci. Technol. Welding Joining, 9, Iss. 6: 472 (2004). Crossref
  9. T. D. Anderson and J. N. Du Pont, Weld J., No. 2: 21 (2011).
  10. К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, И. С. Гах, А. В. Звягинцева, О. П. Карасевская, Металлофиз. новейшие технол., 35, № 10: 1347 (2013).
  11. К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, И. С. Гах, А. В. Звягинцева, О. П. Карасевская, Автоматическая сварка, № 5: 46 (2013).
  12. Е. Н. Каблов, А. А. Алексеев, Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С. Т. Кишкина (Ред. Е. Н. Каблов) (Москва: Наука: 2006), с. 45.
  13. А. В. Звягинцева, Структурные и фазовые превращения в жаропрочных никелевых сплавах и их роль в образовании трещин в сварных соединениях (Дис. ... канд. техн. наук) (Київ: ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України: 2007).
  14. Рентгенография в физическом материаловедении (Ред. Ю. А. Багрянский) (Москва: Металлургиздат: 1961).
  15. М. А. Кривоглаз, Дифракция рентгеновских лучей и нейтронов в неидеальных кристаллах (Киев: Наукова Думка: 1983).
  16. T. Ungar, H. Mughrabi, D. Ronnpagel, and M. Wilkens, phys. status solidi (a), 104, No. 11: 157 (1987). Crossref
  17. О. П. Карасевская, Металлофиз. новейшие технол., 21, № 8: 34 (1999).
  18. В. Е. Панин, В. Е. Егорушкин, А. В. Панин, Физ. мезомех., 9, № 3: 9 (2006).
  19. В. В. Рыбин, Вопросы материаловедения, 29, № 1: 11 (2002).
  20. Е. Шмид, В. Боас, Пластичность кристаллов, в особенности металлических (Москва: ГОНТИ ККТП СССР: 1938).
  21. Р. Бернер, Г. Кронмюллер, Пластическая деформация монокристаллов (Москва: Мир: 1969).
  22. К. А. Ющенко, В. С. Савченко, А. В. Звягинцева, Металлофиз. новейшие технол., 32, № 1: 107 (2010).
  23. Jin-lai Liu, Jin-jiang Yu, Tao Jin, Xiao-feng Sun, Heng-rong Guan, and Zhuang-qi Hu, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, No. 21: 1518 (2011). Crossref
  24. E. O. Hall, Proc. Phys. Soc. B, No. 64: 747 (1951). Crossref
  25. N. J. Petch, J. Iron Steel, No. 174: 25 (1953).
  26. В. И. Трефилов, Ю. В. Мильман, С. А. Фирстов, Физические основы прочности тугоплавких металлов (Киев: Наук. думка: 1975).