Деформація та руйнування монокристалів жароміцних нікелевих стопів зі зварними з’єднаннями під час випробувань на розтяг

O. П. Kaрасевська$^{1}$, К. А. Ющенко$^{2}$, Б. О. Задерій$^{2}$, І. С. Гах$^{2}$, Г. В. Звягінцева$^{2}$, Т. О. Алексієнко$^{2}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна

Отримано: 26.01.2021; остаточний варіант - 21.05.2021. Завантажити: PDF

Досліджено особливості деформації і руйнування в температурному інтервалі 500–1200°С у разі розтягування зразків зварних з’єднань монокристалів жароміцних нікелевих стопів (ЖНС), що виконані електронно-променевим способом за перпендикулярного (1 група) і паралельного (2 група) розташування шва щодо прикладеного навантаження. Встановлено значення межі плинності ($\sigma_{0,2}$), відносного подовження ($\delta$) і відмінність видів руйнування у низькотемпературній ($\leq$ 800°С) і високотемпературній (> 800°С) областях випробувань, які пов’язані в основному з дисперсністю і дефектністю ростової і одержаної у зварних швах структури. Руйнування в 1-ій групі зразків, у низькотемпературній області, проходить поза зварним швом по ростовій структурі монокристала переважно транскристалітним макрозсувом за змішаного характеру зламу зі значеннями $\sigma_{0,2}$ на $\sim$ 15% нижчими, ніж у 2-ої групи. Зразки 2-ї групи у низькотемпературній області руйнуються по міждендритним просторам з помітними слідами пластичної деформації, а у разі підвищення температури зменшується частка в’язкого і зростає частка міжфазного руйнування, злами якого повторюють дендритну морфологію структури зварного шва. У високотемпературній області зразки 1-ої групи руйнуються за механізмом крихкого транскристалітного відколу у разі багатоосередкового зародження по міжфазним межам зварного шва з більш високими значеннями $\sigma_{0,2}$, ніж у 2-ій групі. Особливості деформації розглянуто у зв’язку зі структурними змінами в зварних швах порівняно з ростовою структурою вихідних монокристалів ЖНС.

Ключові слова: монокристали жароміцних нікелевих стопів, структура зварних з’єднань, температура і деформація руйнування.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).