ВПЛИВ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИХ ВИТЯГІВ НА ТРИВАЛУ МІЦНІСТЬ МОНОКРІТАЛЛІЧЕСКІХ СПЛАВІВ

Випробування на тривалу міцність зразків зі сплавів ВЖМ5-ВІ [001] і ЖС36-ВІ [001] після високотемпературних витягів дали наступні результати (рис. 7.19 і 7.20).

Мал. 7.19. Тривала міцність зразків зі сплаву ВЖМ5-ВІ [001] (о = 360 МПа, Т- 975 ° С) після витягів при високих температурах

Мал. 7.20. Тривала міцність зразків зі сплаву ЖС36-ВІ [001] (о = 340 МПа, Т = 975 ° С) після витягів при високих температурах

Під дією високої температури і напружень в сплавах відбувається зрощування частинок у'-фази і утворення рафт-структури на початковій та усталеною стадіях повзучості. Довговічність сплаву буде визначатися тривалістю стаціонарної стадії, яка контролюється швидкістю пластичної деформації (ковзання дислокацій в пластинах у-фази з утворенням дислокаційних сіток на кордонах у / у 'і перерізанням пластин у'-фази). Основна частина подовження (близько 99%) при повзучості монокристалів вих ЖНС доводиться на дислокаційну повзучість, що є класичним випадком для ЖНС з (у + у ') - структурою. При цьому дислокації ковзають і переповзають як в областях у-фази, так і в частинках у'-фази різного розміру. У місці утворення шийок зразка спостерігається підвищена концентрація пір, особливо в зоні руйнування. В кінці стаціонарної і на прискореної стадіях повзучості на мікропорах зароджуються мікротріщини, що призводять до руйнування зразка. Мікропористість контролює тривалість тільки прискореної стадії повзучості, внесок якої в загальну довговічність малий.

При випробуваннях на тривалу міцність зразків ЖНС в початковому стані (після стандартної термічної обробки) відбуваються такі процеси: зрощення часток у'-фази і утворення рафт-структури, на кордоні у / у 'спостерігаються дислокаційні сітки, виділення ТПУ-фаз (рис. 7.21 ). ТПУ-фази оточені великою у'-фазою, тому що в процесі свого росту вони поглинають у-утворюють елементи сплаву (Re, W, З, Сг) з навколишніх областей, що призводить до у- »у 'переходу навколо ТПУ-фаз. У цьому стані сплави мають найвищу довготривалу міцність, так як рафт-структура є бар'єром для переміщення дислокацій і розвитку повзучості.

Після проведення ПТО сплавів ЖС36-ВІ і ВЖМ5-ВІ в між- осном просторі утворюються сферичні гомогенізаціонного ми- кропори. При випробуванні на тривалу міцність сплавів ці ми- кропори ростуть, набувають форму витягується еліпса вздовж осі напруги і на них зароджуються мікротріщини. При повзучості ці мікротріщини розвиваються перпендикулярно додається напруги (рис. 7.22) і відбувається руйнування зразка.

Мал. 7.21. Тонка структура (ПЕМ) сплаву ЖС36-ВІ [0011 після ПТО і випробувань на тривалу міцність: а, б - (у + у ') - структура; в, г - виділення p-фаз на тлі у'-фази

Мал. 7.22. Освіта мікротріщин в сплаві ЖС36-ВІ 10011 після ПТО (а) і випробувань на тривалу міцність ( б , в)

У у'-фазі Re практично не розчиняється, тому перетворення у-> у 'можливо тільки після того, як атоми Re покинуть свої матричні місця (області). Повільна дифузія Re призводить до зменшення рухливості кордонів у / у'-фаз і уповільнення їх огрубіння.

Виявлено вплив об'ємної частки ТПУ-фаз, що виділяються в осі дендрита під час високотемпературних витягів, на тривалу міцність сплавів. Проведено розрахунок середнього арифметичного змісту ТПУ-фази за результатами вимірювань в 10 точках розміром 100х 100 мкм, розташованих в осях дендритних осередку (рис. 7.23). Об'ємна частка ТПУ-фаз в структурі сплавів визначається температурно-часовим інтервалом витримки.

Мал. 7.23. Об'ємна частка ТПУ-фази в осі дендрита зразків зі сплаву ЖС36-ВІ 10011

Встановлено, що довговічність монокристалічних зразків сплавів ВЖМ5-ВІ і ЖС36-ВІ при випробуваннях на тривалу міцність при Т = 975 ° С визначається інтенсивністю освіти ТПУ- фаз в дендритних осях сплавів при високотемпературних витримках (рис. 7.24).

ТПУ-фази в сплавах збагачені тугоплавкими елементами (Re, W, Мо) і оточені у'-фазою, при цьому відбувається збіднення у-твердого розчину по Re, W, Мо. Це знижує опір ковзання дислокацій в у-фазі, що призводить до зниження жароміцності сплаву. ТПУ-фази в сплавах є концентратами напруг, і зародження мікротріщин відбувається на цих виділеннях на третій (прискореної) стадії повзучості. Зростання тріщини і руйнування зразків відбувається по межі поділу у'-фаза / ТПУ-фази (рис. 7.25).

Мал. 7.24. Залежність об'ємної частки ТПУ-фази в осі дендритних осередки (1) і часу до руйнування (2) при випробуваннях на тривалу міцність сплаву

ЖС36-ВІ +1001), обумовлена тривалістю попередньої витримки

при 1100 ° С

Тонка структура сплаву ЖС36-ВІ після високотемпературної витримки і випробування на тривалу міцність показана на рис. 7.26.

Отже, небезпечним температурним інтервалом для довговічності сплавів ВЖМ5-ВІ і ЖС36-ВІ є тривалі витримки в інтервалі температур 1050- 1150 ° С. Вони призводять до формування сіток епітаксійних дислокацій на поверхні розділу у / у'-фаз, огрубіння і знеміцнення частинок у'-фази, виділенню численних ТПУ-фаз різної морфології. Тривала міцність сплавів після розглянутих витягів найнижча.

Високотемпературні витримки при 1200-1300 ° С призводять до коагуляції і розчинення у'-фази в сплавах, а при подальшому охолодженні на повітрі виділяються нові зміцнюючі частки у'-фази. Внаслідок цього після такої обробки структура сплавів ВЖМ5-ВІ і ЖС36-ВІ подібна до їх структурою після неповної гомогенізації й охолодження на повітрі. ТПУ-фази не виявляються. Довговічність сплавів при цьому трохи нижче, ніж у сплавів в початковому стані після ПТО.

При високотемпературних витримках стабільність мікроструктури і фазового складу сплавів ВЖМ5-ВІ [001] і ЖС36-ВІ [0011 є найважливішим чинником, що визначає тривалу міцність сплавів.

Мал. 7.25. Структура (РЕМ) сплаву ЖС36-ВІ [001] в зоні руйнування після попередньої витримки при Т 1100 ° С, т = 500 ч і випробуваннях на тривалу міцність при Т = 975 ° С

⁷* = Rr.

Мал. 7.26. Тонка структура сплаву ЖС36-ВІ [001] після високотемпературних витягів при Т = 1050 ° С, 500 ч (а-в), Т = 1100 ° С, 500 ч (г-е) і випробування

на тривалу міцність:

а, г - рафт-структура у / у '; б, в - p-фаза на тлі у'-фази і мікродифракції від ділянки, виділеного гуртком, зі схемою її розшифровки відповідно; д, е - ТПУ-фаза пластинчастої форми на тлі однорідної у'-фази і мікродифракції від ділянки, виділеного гуртком, зі схемою її розшифровки відповідно