Влияние горячей деформации на микроструктуру и свойства ультрамелкозернистого никелевого сплава

Валитова Э.В*., Лутфуллин Р.Я.**

* ФГБОУ ВПО «УГАТУ», Российская Федерация,

** ИПСМ РАН, г. Уфа, Российская Федерация, [email protected]

Формирование ультрамелкозернистых (УМЗ) состояний, позволяет реализо- вать эффект низкотемпературной сверхпластичности (СП). В настоящее время большой научный и практический интерес представляют исследования, связанные с получением таких структурных состояний в жаропрочных никелевых сплавах, которые широко используются для изготовления деталей жидкостных реактивных двигателей (ЖРД).

Целью настоящей работы являлось установление режимов СП деформации никелевого сплава Ni–6,5Cr–14Fe–5Nb–4Mo–Al–0,6Ti с предварительно подготов- ленной УМЗ структурой, которая была получена в результате интенсивной дефор- мационно-термической обработки по методике, изложенной в работе [1]. После такой обработки во всем объеме материала была сформирована однородная УМЗ структура со средним размером зерен (g-фазы) 0,8 мкм.

Электронно-микроскопические исследования микроструктуры образцов, деформированных в интервале температур 600–900оС и скоростей деформации 10-3¸10-4с-1 показали, что исходная УМЗ при указанных температурах деформации не претерпевает существенных изменений, т.е. средний размер зерна сохраняется в субмикрометрическом диапазоне. При этом сохраняется равноосная форма зерен, уменьшается плотность дислокаций, а границы зерен становятся более равновес- ными. Аналогичные изменения микроструктуры от температуры деформации на- блюдаются в образцах, деформированных со скоростью 10-4с-1.

Увеличение температуры деформации до 950оС приводит к укрупнению зе- рен до 3,3 мкм. Повышение температуры деформации до 1000оС приводит к значи- тельному росту размера зерен, средний размер которых составил 21 мкм.

Вышеприведенные результаты свидетельствуют, что исходная УМЗ структура после деформации в интервале температур 600–900оС демонстрирует термическую стабильность d ≤ 1мкм), что важно для реализации эффекта низко- температурной СП.

Исследование коэффициента скоростной чувствительности напряжения те- чения от скорости деформации m показало, что в интервале температур 750–850оС и скоростей деформации 10-3с-1–10-4с-1 его значение составляет 0,4–0,6.

Таким образом, установлено, что при изотермической осадке в интервале температур 750–850оС сплав Ni–16,5Cr–14Fe–5Nb–4Mo–Al–0,6Ti в УМЗ состоянии проявляет признаки СП. Об этом свидетельствуют высокие значения коэффициен- та m (больше 0,3), сохранение при деформации равноосной формы зерен УМЗ структуры и низкая плотность дислокаций.

1. Valitov V.A. Formation of nanocrystalline structure upon severe thermomechanical processing and its effect on the superplastic properties of nickel base alloys». // Вопросы ма- териаловедения. - 2007.- Т.52. №4.- С. 311-316.

ЗАВИСИМОСТЬ МИКРОТВЕРДОСТИ ЛАЗЕРНО-ОБРАБОТАННЫХ ОБЛАСТЕЙ АМОРФНО – НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ОТ ИСХОДНОГО СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ

Ушаков И.В., Сафронов И.С.*

Московский государственный горный университет, г. Москва, РФ,

[email protected]

*Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, РФ

[email protected]

Большое значение в современном материаловедении имеют исследования на- ноструктурных материалов. В перспективе существует возможность получить но- вые материалы с характеристиками, значительно превосходящими современный уровень. Комплекс свойств наноструктурных материалов не является оптималь- ным, и одним из приоритетных направлений современного материаловедения яв- ляется исследование возможностей управления структурой и свойствами нанома- териалов.

Исследования проводили на аморфном металлическом сплаве Co71,66B4,73Fe3,38Cr3,14Si17,09. Образцы переводили в нанокристаллическое состояние контролируемым отжигом в температурном интервале 530–730 °С, после чего ло- кальные области обрабатывали серией лазерных импульсов. Лазерную обработку образцов осуществляли с использованием оптического квантового генератора ELS- 01, l= 1064 нм, E имп = 50–100 мДж, t» 15–20 нс. Выбранные области образцов под- вергали облучению серией импульсов с частотой 1-50 Гц. Микротвердость опреде- ляли на микротвердомере ПМТ-3. Структурное состояние материала исследовали на дифрактометре ДРОН-2.

Результаты микроиндентирования показали изменение микротвердости как непосредственно в области обработки лазером, так и на расстоянии до 300 мкм от границы области обработки. В температурном интервале 530–570 °С отмечено плавное увеличение микротвердости образцов при переходе из области обработки лазером в приграничные области. При температуре отжига 580 °С микротвердость максимальна в центре области лазерной обработки и плавно снижается к краю зо- ны обработки, затем начинает возрастать при удалении от зоны лазерного воздей- ствия до значения характерного для исходного материала. В температурном интер- вале 590–670 °С отмечено плавное увеличение микротвердости при переходе от центра зоны лазерной обработки к исходному материалу. При температуре отжига 680 °С отмечено резкое увеличение микротвердости рядом с краем области лазер- ной обработки. В температурном интервале 690–700 °С установлено резкое изме- нение микротвердости в центре и на краю зоны лазерной обработки, где микро- твердость достигает максимальных значений. При этом между краем и центром данной зоны микротвердость имеет минимальное значение.

В аморфных металлических сплавах, подвергаемых печному отжигу, проис- ходят процессы структурной релаксации и кристаллизации. Особенность лазерной обработки таких материалов заключается в возможности выборочного воздействия на нанокристаллы и аморфную матрицу. Различным температурам отжига соответ- ствует различная степень кристаллизации и различные кристаллические фазы (вы- являемые методом рентгеноструктурного анализа). По мере роста температуры отжига в образцах проходят процессы кристаллизации и рекристаллизации. Изме- нение микротвердости (при идентичных режимах лазерного облучения) зависит от особенностей структурного состояния материала. Наблюдается корреляция между

процессами структурных изменений и особенностями изменения микротвердости в результате лазерной обработки.

Дата добавления: 2017-01-14