CC BY
1МИКРОСЕГРЕГАЦИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ДЕФОРМАЦИОННЫХ ДЕФЕКТАХ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЗМЫ ПОЛЗУЧЕСТИ ГРАНУЛИРОВАННОГО НИКЕЛЕВОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА ДЛЯ
ДИСКОВ ГТД
Петрушин Н.В.1, Светлов И.Л.1, Карашаев М.М.1, Зайцев Д.В.1
1 НИЦ «Курчатовский институт»-ВИАМ, г. Москва, РФ [email protected]
Объектом исследования служили образцы, вырезанные из крупногабаритной заготовки диска, из разработанного в НИЦ «Курчатовский институт»-ВИАМ гранулированного никелевого жаропрочного сплава (НЖС) марки ВЖ178П. Заготовка диска была получена по технологии металлургии гранул. Образцы были испытаны на длительную прочность при температуре 750°С и напряжении 628 МПа (время до разрушения составило более 100 ч). Исследования микроструктуры материала образцов были выполнены методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ).
Исходная поликристаллическая микроструктура НЖС в состоянии после полной термической обработки состоит из зёрен никелевого у-твёрдого раствора размером 25-30 мкм, частиц у'-фазы на основе №з(А1,Т^ кубоидной морфологии и карбидов типа МеС, Ме2з(С, В)б и Мез(С, В)2.
После испытаний на ползучесть в микроструктуре испытанных образцов методом ПЭМ были выявлены в объеме частиц у'-фазы дефекты упаковки (ДУ) и пластинчатые «фазовые образования», наклонённые под углом 45° к {001} граням кубоидных у'-частиц. Результаты рентгеноспектрального микроанализа в ПЭМ деформированной структуры сплава показали наличие в «фазовых образованиях» микросегрегации атомов легирующих элементов Сг (32-34 % ат.), Со (32-34 % ат.), Мо (12,5 % ат.) и W (8 5 % ат.), что примерно соответствует химическому составу интерметаллидной фазы (Со, Сг)3(Мо, W).
Основываясь на полученных результатах, был предложен механизм образования фазы (Со, Сг)3(Мо, W) в процессе ползучести исследованного сплава. На первом этапе две дислокации типа а/2<011> встречаются на межфазной границе у/у' с последующим расщеплением на две частичные дислокации Шокли по реакции: а/2<011>^а/6<112>+СДУ+а/6<211>. Первая из дислокаций Шокли внедряется в у'-частицу, образуя сзади плоский сложный дефект упаковки (СДУ). Затем подобным образом расщепляется другая полная дислокация а/2<011>, и вторая образовавшаяся дислокация Шокли а/6<112> скользит за первой по соседней плоскости {111}. При этом высокоэнергетический СДУ превращается в низкоэнергетический плоский ДУ. В процессе ползучести на СДУ и ДУ сегрегируют атомы легирующих элементов Со, Мо и W. Когда ДУ пересекает богатую Сг у-прослойку между у'-частицами, то атомы хрома сегрегируют на ДУ с образованием атмосферы Сузуки. В конечном итоге локальная концентрация атомов из этих легирующих элементов достигает стехиометрического состава фазы (Со,Сг)3(Мо^) и происходит её выделение в объёме частиц у'-фазы.
