Вплив рівномірності розподілу y'-фази на міцність нікелевих сплавів до і після гарячого ізостатичного пресування

О. С. Сергієнко; Г. А. Бялік; В. І. Гонтаренко

УДК 621.74.045:669.24:621.984

О. С. Серг '1енко, канд. тех. наук Г. А. Бялк, д-р техн. наук В. I. Гонтаренко

ЗапорЬький нацюнальний техтчний утверситет

ВПЛИВ Р1ВНОМ1РНОСТ1 РОЗПОД1ЛУ у' -ФАЗИ НА МЩШСТЬ Н1КЕЛЕВИХ СПЛАВ1В ДО I П1СЛЯ ГАРЯЧОГО 1ЗОСТАТИЧНОГО ПРЕСУВАННЯ

У статт1 запропоновано методику визначення р1вном1рност1 розподшу у' -фази, а та-кож резулътати досл1джень и впливу на мщшсть жаромщних шкелевих сплавав. Визначе-но теоретичну залежшстъ мщност1 в1д р1вном1рност1 розподшу у' -фази.

Ключов1 слова: мщшсть, шкелевий сплав, структура, у' -фаза, р^вном^ршстърозподшу.

Вступ

Властивост жаромщних сплаив визначаються комплексом фактор!в, до яких слщ вщнести об'емний

вмтст у' - фази, розм1р и часток, твердорозчинне

зм1цнення у' - фази 1 металево! у -матриц!, дис-персшсть карбщв 1 розм1р зерен.

Однак найбшьш суттевий вклад у жа-

ромщшсть нжелевих сплав!в вносить у' - фаза, завдяки тдвищенню границ! текучост! при збшьшенш температури до 700—800 °С [1].

1нтерметал1цна у' - фаза на основ! з'еднання №зД1 е основною структурною складовою су-часних жаромщних сплав!в. У склад у' - фази також можуть входити титан, шобш, хром, мо-л1бден, вольфрам, кобальт та !нш! елементи. П об'емний вмтст у сплавах, що застосовуються для лиття робочих лопаток турбш I ! II ступетв, до-сягае 60-65 % [2].

Але на мщтсгь жаромщних н!келевих сплав!в

впливае не тльки розмр часток змщнюючо! у' - фази, але ! особливост! и розподшу у об'ем! мета-лу. До цих особливостей, у першу чергу, сл!д вщнести рiвномiрнiсгь и розподшу.

Методика дослщжень

На сьогодшшнш день не тснуе будь-якого критерж» для оцшки рiвномiрностi розподлу у' - фа-зи у металев!й матриц! жаром!цних сплав!в. Але, слщ вiдмiтиги, що тснують металограф!чн! мето-ди, як! дозволяють визначити загальний вмтст будь-яко! фази вiцносно металево! матриц!, на-приклад, метод «Л», ГОСТ 1778-80.

Якщо за допомогою цього методу визначити

шдекс у' - фази на двох лiнiях однаково! довжи-ни, проведених через зображення м!крострукту-ри, за формулами:

I.

/1у'

у'Ш1П

Ьз

I.

1 2у'

у'шах

Ьз.

(1)

де 1у — сумарна довжина часток у' - фази на

данш лши, мм;

Ьзаг — загальна довжина зразка, що розгля-даеться, мм.

За критерш р!вном!рност! розподшу у' - фази

можна прийняти вщношення

I,

К =

лну' I '

у'Ш1П

(2)

у'шах

В !деальному випадку, при ц!лком вр!внова-женому розподЫ у' - фази по об'ему металу,

!ндекс у' - фази повинен бути однаковим для усж перес!чних лшш. При цьому коефшдент розподшу Кну' = 1, тобто у' - фаза розподшена максимально р!вном!рно.

Для визначення гранично! похибки розра-

хунюв коефшденту розподшу у' - фази викорис-товуемо ГОСТ 1778-80.

Спочатку визначаеться середне квадратичне в!дхилення:

Еа 2 п -1

(3)

де Еа2 — сума квадратш ввдхилень вад середньо-го значення сумарно! довжини часток у' - фази на кожнш лши;

п — кшьктсть лШ!й.

Граничну похибку коефшденту розподшу виз-начаемо за формулою:

1727-0219 Вестник двигателестроения №1/2011

163

ст

ст-1,65

(4)

де Ь — довжина зразка, що розглядаеться, мм.

Для визначення впливу р1вном1рност1 розпо-д1лу у' - фази на мщшсть ткелевих сплавiв, ви-користано 4 зразка нжелевих жаромiцних сплавiв, виконаних за р1зними технологiями:

1) литий зразок;

2) литий зразок з термообробкою;

3) литий зразок тсля ГШ;

4) литий зразок тсля ГШ 1 термообробки.

Для кожного з1 зразк1в визначено механ1чн1

властивост1: межу мщносп, в1дносне подовжен-ня, вщносне звуження 1 тривалу м1цн1сть. Також виготовлено шл1фи для металограф1чного дос-л1дження на растровому електронному мжроскот, фотограф]! м1кроструктури наведено на рисунку 1.

Результата розрахуиюв за наведеною методикою, зведено у таблицю 1.

Таблиця 1 — Результата розрахунку коефщь ента р1вном1рност1 розподшу у' - фази

№ зразка Ьзаг, мм № лши Ь, мм /у К

1 66 0,5739

2 80 0,6957

1 115 3 88 0,7652 0,3864

4 34 0,2957

5 47 0,4087

1 86 0,6277

2 79 0,5766

2 137 3 58 0,4234 0,6305

4 92 0,6715

5 79 0,5766

1 85 0,68

2 93 0,744

3 125 3 54 0,432 0,5806

4 68 0,544

5 73 0,584

1 66 0,5077

2 74 0,5692

4 130 3 64 0,4923 0,8649

4 69 0,5308

5 65 0,5

Гранична похибка - 1,088%

Рис. 1. Морфология 1 розм1р у' - фази у зразках, виконаних за р1зними технологиями: а — литий зразок, б — зразок тсля термообробки, в — зразок тсля Г1П, г — зразок тсля Г1П 1 термооб-робки

Щ розрахунки п1дтверджують, що тсля про-ведення Г1П р1вном1ртсть розподшу часток у' -фази збшьшуеться вщносно литого стану, однак дещо поступаеться литому зразку тсля термообробки. Максимальний ефект досягаеться прове-денням Г1П з подальшою термообробкою, у такому випадку коефшдент розподшу наближаеть-ся до одиниц1.

Для металограф1чних розрахунк1в допустимою е похибка до 10 %, отже розрахунки проведено з достатньою точн1стю, 1 ¿х результатами можна користуватися для подальших дослщжень.

Для наочносп взаемозв'язку м1ж мщтстю (ст^)

1 р1вном1рн1стю розподшу у' - фази або розм1-

ром вщстаней мтж частинками у' - фази (В) по-будовано залежн1сть (рис. 2).

их

г

1400

0 0,05 ОД 0,13 0,2 0,25 03 0,35 0,4 0,45 П.мм

Рис. 2. Залежтсть мщност! ткелевих сплав1в В1Д вщстат М1Ж частниками у' - фази

Анал1з залежност тдтверджуе розрахунков1 даш, адже при р1вном1рному розподiлi часток

у' - фази у металевш матрицi, вiцстанi мiж ними меншi, нгж при нерiвномiрному розподiлi. При цьому, при збшьшенш м]жчасткових вщстаней мiцнiсть сплаву зменшуеться зпдно з кривою на графжу.

Область графiку, виконана пунктирною жшею, вщповщае теоретичним даним, через те,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

що досягти розмiру часток у' - фази i вщстаней мж ними менше 0,16 мкм на сьогодшшнш день е практично неможливим.

Висновки

Таким чином, було встановлено, що стутнь рiвномiрностi розподiлу у' - фази сутте-

во впливае на мiцнiсть жаромiцних нiкелевих сплав1в. Найбшьша рiвномiрнiсть спостертгаеть-ся у зразку № 4, що пройшов ГШ i термiчну обробку, ввдповвдно саме цей зразок мае най-вищд механiчнi властивостi.

Перелж посилань

1. Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия) / Е. Н. Каблов - М. : МИСИС, 2001. - 632 с.

2. Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей ГТД, часть II / [Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жема-нюк и др.]. — Запорожье : изд-во ОАО «Мотор Сич», 2003. — 496 с.

Поступила в редакцию 18.06.2010

Сергиенко О.С., Бялик Г.А., Гонтаренко В.И. Влияние равномерности распределения у' -фазы на прочность никелевых сплавов до и поле горячего изостатического прессования

В статье предложена методика определения равномерности распределения у' -фазы, а также результаты изучения ее влияния на прочность жаропрочных никелевых сплавов. Определена теоретическая зависимость прочности от равномерности распределения у' -фазы.

Ключевые слова: прочность, никелевый сплав, структура, у' -фаза, равномерностьрас-пределения.

Sergiienko O., Bialik G., Gontarenko V. The influence of у' -phase distribution factor on the strength of nickel alloys before and after hot isostatic pressing

The article covers the method of у' -phase distribution factor evaluation and the research results of its influence on the strength of heat-proof nickel alloys. The theoretical functional connection between strength and у' -phase distribution factor is described.

Key words: strength, nickel alloy, structure, у' -phase, distribution factor.

ISSN 1727-0219

Вестник двигателестроения № 1/2011

- 165 -

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — О С. Сергієнко, Г А. Бялік, В І. Гонтаренко

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — О С. Сергієнко, Г А. Бялік, В І. Гонтаренко

The influence of Y' -phase distribution factor on the strength of nickel alloys before and after hot isostatic pressing

Текст научной работы на тему «Вплив рівномірності розподілу y'-фази на міцність нікелевих сплавів до і після гарячого ізостатичного пресування»