Processing math: 100%

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

O. П. Kaрасевська1, К. А. Ющенко2, Б. О. Задерій2, І. С. Гах2, Г. В. Звягінцева2, Т. О. Алексієнко2

1Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
2Інститут 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 (σ0,2), відносного подовження (δ) і відмінність видів руйнування у низькотемпературній ( 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 σ0,2 на 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 σ0,2, 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).