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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».