Влияние термической обработки на структуру и свойства заготовок из жаропрочных никелевых сплавов, полученных по аддитивным технологиям

Металлургия и материаловедение

2023. Т. 30. № 3. С. 209-219.

Авторы

Балякин А. В.*, Носова Е. А.**, Олейник М. А.***

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия

*e-mail: balaykinav@ssau.ru
**e-mail: eanosova@mail.ru
***e-mail: oleynik1997@mail.ru

Аннотация

Представлено исследование влияния различных режимов термической обработки на твёрдость, микроструктуру и остаточные напряжения жаропрочного сплава ЭП648. Показано, что нагрев изделий до 1180°С, выдержка в течение 4 ч, охлаждение на воздухе позволяют снизить твердость от HB 191±1 до HB 135 ±1. Минимальная твердость HB 127 ±1 может быть достигнута после нагрева до 1140°С, выдержки в течение 4 ч и охлаждения вместе с печью. При микроструктурных исследованиях обнаружено формирование упрочняющих фаз после различных видов термообработки, наличие разнозернистости, отсутствие слоистой микроструктуры. Выявлены режимы термообработки, при которых формируется упорядоченная структура твёрдых растворов.

Ключевые слова:

аддитивное производство, прямое лазерное выращивание, термообработка жаропрочного сплава, микроструктура после термообработки, твердость материала, остаточные напряжения в структуре материала

Библиографический список

  1. Туричин Г.А., Земляков Е.В., Бабкин К.Д. и др. Способ изготовления топологически оптимизированного рабочего колеса водометного движителя методом прямого лазерного выращивания. Патент RU 2718823 C1. Бюлл. №11, 14.04.2020.

  2. Туричин Г.А., Валдайцева Е.А., Иванов С.Ю., Климова- Корсмик О.Г. Расчетная методика определения технологических параметров прямого лазерного выращивания титановых сплавов // Морские интеллектуальные технологии. 2017. № 4-1(38). С. 163–168.

  3. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов: Учебник. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. – 480 с.

  4. Толораия В.Н., Зуев А.Г., Светлов И.Л. Влияние режимов направленной кристаллизации и термообработки на пористость в монокристаллах никелевых жаропрочных сплавов // Металлы. 1991. № 5. С. 70–76.

  5. Недашковский К.И., Логачева А.И., Синельников С.И. и др. Исследование режимов отжига никелевого покрытия, пайки и термообработки соплового аппарата из жаропрочного сплава ЭК61-ИД с повышенным ресурсом эксплуатации // Роль фундаментальных исследований при реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»: Сб. докладов III Всероссийской научно-технической конференции (28 июня 2016; Мо сква). – М.: ВИАМ, 2016. С. 26.

  6. Олейник М.А., Балякин А.В., Скуратов Д. Л., Петров И. Н., Мешков А. А. Влияние режимов прямого лазерного выращивания на формообразование одиночных валиков и стенок из жаропрочного сплава ХН50ВМТЮБ // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 4. С. 243–255. DOI: 10.34759/vst-2022-4-243-255

  7. Овсепян С.В., Ломберг Б.С., Бакрадзе М.М., Летников М.Н. Термическая обработка деформируемых жаропрочных никелевых сплавов для дисков ГТД // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. С. 122–130.

  8. Мендохов А.В., Родин Е.В., Кошелев А.В., Евдокимов А.И. Технология термообработки сварного ротора ГТД из жаропрочного сплава. Особенности технологического процесса // Насосы. Турбины. Системы. 2020. № 4(37). С. 63–68.

  9. Римша П.Б., Толоконский А.О. Разработка cиcтемы aвтoмaтичеcкoгo нaгpевa и oхлaждения при проведении термической обработки дисков газотурбинных двигателей // Вестник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. 2021. Т. 10. № 5. С. 448–458. DOI: 10.1134/S2304487X21050084

  10. Скворцов В.Ф., Арляпов А.Ю., Бознак А.О., Оголь И.И. Применение метода Н.Н. Давиденкова для оценки окружных остаточных напряжений в обработанных дорнованием полых цилиндрах // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 4(32). С. 65–70. DOI: 10.18324/2077-5415-2016-4-65-70

  11. Прутки прессованные из сплавов ВХ4, ВХ4Ш, ВХ4А. Технические условия ТУ 1-809-358-79. – М.: ВИЛС, 1979. – 5 с.

  12. Пономарев Ю.Н. Исследование некоторых параметров и разработка технологии индукционной и вакуумной дуговой выплавки высоколегированных хромовых сплавов ВХ4 и ВХ4А: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. – М.: ВИЛС, 1970. – 33 с.

  13. Прутки прессованные из сплава ВХ4 (Х65НВФТ). Технические условия ТУ1850-540-56897835-2012. – Королев М.О.: ОАО «Композит», 2012. – 5 с.

  14. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебное пособие. – 4-е изд., испр. и доп. – М.: Изд-во МИСИС, 2005. – 416 с.

  15. Thivillon L., Bertrand Ph., Laget B., Smurov I. Potential of direct metal deposition technology for manufacturing thick functionally graded coatings and parts for reactors components // Journal of Nuclear Materials. 2009. Vol. 385. No. 2, pp. 236–241. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.11.023

  16. Каблов Е.Н. Физико-химические и технологические особенности создания жаропрочных сплавов, содержащих рений // Вестник Московского университета. Сер. 2. Химия. 2005. Т. 46. № 3. С. 155–167.

  17. Петрушин Н.В., Игнатова И.А., Логунов А.В. и др. Исследование влияния размерного несоответствия периодов решеток γ– и γʹ–фаз на характеристики жаропрочности дисперсионно-твердеющих никелевых сплавов // Известия Академии наук СССР. Металлы. 1981. № 6. С. 153–159.

  18. Goodfellow A.J. Strengthening mechanisms in polycrystalline nickel-based superalloys // Materials Science and Technology. 2018. Vol. 34. No. 15, pp. 1793–1808. DOI: 10.1080/02670836.2018.1461594

  19. Whitmore L., Leitner H., Povoden-Karadeniz E. et al. Transmission electron microscopy of single and double aged 718Plus superalloy // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 534, pp. 413–423. DOI: 10.1016/j.msea.2011.11.089

  20. Reed R.C. The superalloys: fundamentals and applications. – Cambridge: Cambridge University Press, 2008. – 363 p.

  21. Floreen S., Fuchs G.E., Yang W.J. The metallurgy of alloy 625 // The Superalloys: Fundamentals and Applications. 1994. Vol. 718. No. 625, pp. 13–37. DOI: 10.7449/1994/ SUPERALLOYS_1994_13_37

  22. Семенов В.Н. Способ термообработки жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов на никель хромовой основе перед пайкой. Патент RU 2105080 C1, 20.02.1998. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/54/12/d2/44720097fcc28e/RU2105080C1.pdf

  23. Латышев В.Б., Каблов Е.Н., Анисимова Н.А., Овченкова И.И. Способ термической обработки изделий из жаропрочных, деформируемых, дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе. Патент RU 2256723 C1. Бюл. № 20, 20.07.2005.

  24. Оспенникова О.Г., Наприенко С.А., Медведев П.Н. и др. Особенности формирования структурно-фазового состояния сплава ЭП648 при селективном лазерном сплавлении // Труды ВИАМ. 2021. № 8(102). С. 3–11. DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-8-3-11

  25. Евгенов А.Г., Рогалев А.М., Неруш С.В., Мазалов И.С. Исследование свойств сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления металлических порошков // Труды ВИАМ. 2015. № 2, 12 с. DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-2-2

  26. Прагер С.М., Солодова Т.В., Татаренко О.Ю. Исследование механических свойств и структуры образцов, полученных методом селективного лазерного сплавления (СЛС) из сплава ВЖ159 // Труды ВИАМ. 2017. № 11(59). С. 3–11. DOI 10.18577/2307-6046-2017-0-11-1-1

  27. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Оспенникова О.Г. и др. Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья полимеров, наполненных металлическими порошками // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 9(678). С. 62–80.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024