Исследование сопротивления пластической деформации и жаростойкости монокристаллов сплава Co-Al-W-Ta полученных методом направленной кристаллизации с плоским фронтом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом направленной кристаллизации с плоским фронтом были выращены монокристаллы кобальтового сплава Co8.4Al9.4W1.9T, ат. % с осевой макросегрегацией вольфрама и алюминия (градиентные отливки). Из полученных монокристаллов на разных высотах отливки были вырезаны мини-образцы разного химического состава для испытаний на сжатие и жаростойкость. В результате испытаний, проведенных при 900 °С, было установлено, что вольфрам повышает предел текучести сплава, тогда как алюминий улучшает его сопротивление окислению. Показано, что метод направленной кристаллизации с плоским фронтом может эффективно применятся для оптимизации физико-механических характеристик многокомпонентных сплавов металлов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Епишин

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.epishin2021@gmail.com
Россия, Черноголовка, Московская область

Н. В. Петрушин

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национального исследовательского центра Курчатовский институт

Email: a.epishin2021@gmail.com
Россия, Москва

И. Л. Светлов

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национального исследовательского центра Курчатовский институт

Email: a.epishin2021@gmail.com
Россия, Москва

Е. С. Елютин

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национального исследовательского центра Курчатовский институт

Email: a.epishin2021@gmail.com
Россия, Москва

Д. С. Лисовенко

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: lisovenk@ipmnet.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Sato J., Omori T., Oikawa K. et al. Cobalt-base high-temperature alloys // Science. 2006. V. 312. № 5770. P. 90–91. https://doi.org/10.1126/science.1121738
  2. Pollock T.M., Dibbern J., Tsunekane M. et al. New Co-based γ-γ’ high-temperature alloys // JOM. 2010. V. 62. № 1. P. 58–63. https://doi.org/10.1007/s11837-010-0013-y
  3. Bauer A., Neumeier S., Pyczak F. et al. Microstructure and creep strength of different γ/γ′-strengthened Co-base superalloy variants // Scripta Mater. 2010. V. 63. № 12. P. 1197–1200. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2010.08.036
  4. Meher S., Yan H.-Y., Nag S. et al. Solute partitioning and site preference in γ/γ′ cobalt-base alloys // Scripta Mater. 2012. V. 67. № 10. P. 850–853. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.08.006
  5. Koßmann J., Zenk C.H., Lopez-Galilea I. et al. Microsegregation and precipitates of an as-cast Co-based superalloy—microstructural characterization and phase stability modelling // J. Mater. Sci. 2015. V. 50. P. 6329–6338. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9177-8
  6. Petrushin N., Hvatzkiy K., Gerasimov V. et al. A single-crystal Co-base superalloy strengthened by γ′ precipitates: structure and mechanical properties // Adv. Eng. Mater. 2015. V. 17. № 6. P. 755−760. https://doi.org/10.1002/adem.201500088
  7. Епишин А.И., Петрушин Н.В., Линк Т. и др. Исследование термической стабильности структуры кобальтового жаропрочного сплава, упрочненного интерметаллидными выделениями γ′-фазы // ДиРМ. 2015. № 3. С. 17–22.
  8. Saal J.E., Wolverton C. Energetics of antiphase boundaries in γ′ Co3(Al,W)-based superalloys // Acta Mater. 2016. V. 103. P. 57–62. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.10.007
  9. Midtlyng J., Epishin A.I., Petrushin N.V. et al. Creep behavior of a γ′-strengthened Co-base alloy with zero γ/γ′-lattice misfit at 800 °C, 196 MPa // J. Mater. Res. 2017. V. 32. № 24. P. 4466−4474. https://doi.org/10.1557/jmr.2017.424
  10. Epishin A., Petrushin N., Nolze G. et al. Investigation of the γ′-strengthened quaternary Co-based alloys Co–Al–W–Ta // Metall. Mater. Trans. A. 2018. V. 49. P. 4042–4057. https://doi.org/10.1007/s11661-018-4756-3
  11. Tomaszewska A., Oleksiak B. Microstructural characteristics of new type γ-γ’ Co–9Al–9W cobalt-based superalloys in as-cast state // Metalurgija. 2018. V. 57. № 1–2. P. 91–94. https://hrcak.srce.hr/file/278975
  12. Epishin A., Chyrkin A., Nolze G. et. al. Interdiffusion in the face-centered cubic phase of the Co-Al-W-Ta system between 1090 and 1240 °C // JPED. 2018. V. 39. P. 176–185. https://doi.org/10.1007/s11669-018-0620-9
  13. Вигдорович В.Н., Вольпян А.Е., Курдюмов Г.М. Направленная кристаллизация и физико-химический анализ. М.: Химия, 1976. 200 с.
  14. Сидоров В.В., Каблов Д.Е., Ригин В.Е. Металлургия литейных жаропрочных сплавов: технология и оборудование. М.: ВИАМ, 2016. 368 с.
  15. Mishima Y., Ochiai S., Hamao N. et. al. Solid solution hardening of Nickel – role of transition metal and B-subgroup solutes // Trans. Jpn. Inst. Met. 1986. V. 27. № 9. 656–664. https://doi.org/10.2320/matertrans1960.27.656
  16. Авиационные материалы: справочник в 13 т. Т. 3. Литейные жаропрочные и интерметаллидные сплавы на никелевой основе. 7-е изд., перераб. и доп. М.: НИЦ “Курчатовский институт”–ВИАМ, 2022. 192 с.
  17. Никитин В.И. Коррозия и защита лопаток газовых турбин. М.: Машиностроение, 1987. 272 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Градиентная отливка кобальтового сплава: (a) Распределение легирующих элементов в зоне II, МРСА; (б) Схема электроэрозионной вырезки цилиндрических мини-образцов разного химического состава для испытаний на сжатие.

Скачать (176KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микроструктура отливки кобальтового сплава, СЭМ. (a) После двухступенчатой термической обработки 1300 °C/24 ч и 700 °C/48 ч; (б, в) После выдержки при 900 °C в течение 500 ч в центральной (б) и приповерхностных (в) областях.

Скачать (272KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты испытаний на сжатие и жаростойкость образцов сплава Co-Al-W-Ta при 900 °C: (a) Влияние содержания вольфрама на предел текучести. Вставка показывает нагрев и деформирование мини-образца сплава в вакуумной испытательной машине Gleeble 3800. (б) Влияние содержания алюминия на жаростойкость. Изменение удельной массы образцов ∆m⁄S в зависимости от времени выдержки t.

Скачать (144KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025