Исследование формирования структуры и свойств в заготовке из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП, полученной по технологии горячего изостатического прессования
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-4-42-49Ключевые слова:
плотность, твердость, металлографический анализ, жаропрочный никелевый сплав ЭП741НП, горячее изостатическое прессованиеАннотация
Известно, что технология горячего изостатического прессования позволяет снизить остаточную пористость и повысить уровень физико-механических характеристик изделий, получаемых методами порошковой металлургии. В современном авиа- и ракетостроении применяются жаропрочные гетерофазные никелевые сплавы, которые получены с ипользованием гранульной металлургии. Данный материал незаменим при создании дисков газотурбинных двигателей, которые входят в состав ротора турбины и служат для установки рабочих лопаток. Получение беспористого изделия из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП по технологии горячего изостатического прессования позволит повысить ресурс работы дисков турбины газотурбинных двигателей, что является актуальной задачей в настоящее время. Целью работы является изучение структуры и физико-механических свойств заготовки из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП, полученной методом горячего изостатического прессования при температуре 1150 °С. Исходным материалом для получения заготовки является металлический порошок жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП, полученный методом газовой атомизации и имеющий фракционный состав 20…50 мкм. Показано, что процесс горячего изостатического прессования при температуре 1150 °С позволяет получить оптимальное сочетание физико-механических свойств. На основании полученных изображений частиц порошка и микроструктуры заготовки определена форма частиц исследуемого порошка, основная категория зернистости порошка и проведен цифровой анализ пористости исследуемой заготовки в программном комплексе Thixomet Pro. Также проведена оценка изменения плотности и твердости по сечению заготовки. Установлено, что при температуре горячего изостатического прессования 1150 °С средняя пористость незначительна и составляет 0,1 %, однако по мере отдаления от края заготовки к ее центру наблюдается увеличение содержания пор, размер которых лежит в диапазоне 1…20 мкм. Показано, что при технологическом процессе горячего изостатического прессования наблюдается арочный эффект, следствием которого являются завышенные характеристики микротвердости и плотности у края заготовки.Библиографические ссылки
Xu J., Gruber H., Boyd R.D., Jiang S., Peng R.L., Moverare J.J. (2020) On the strengthening and embrittlement mechanisms of an additively manufactured Nickel-base superalloy. Materialia, 2020, p. 100657.
Определение химического состава частиц основных фаз в изделиях из гранулируемого никелевого жаропрочного сплава ЭП741НП / Д. В. Зайцев, С. В. Сбитнева, Л. Б. Бер, А. В. Заводов // Труды ВИАМ. 2016. № 9. С. 61-71.
Шестаков А. В., Карашаев М. М., Дмитриев Н. С. Технологические пути создания композиционных материалов на основе жаропрочных тугоплавких соединений (обзор) / Труды ВИАМ. 2021. № 8. С. 12-20.
Особенности производства заготовок дисков ГТД из гранул высокожаропрочных никелевых сплавов / А. М. Волков, Д. А. Карягин, М. Н. Летников, М. М. Бакрадзе, А. С. Перевозов // Металлург. 2020. № 4. С. 75-80.
Микроструктура и механические свойства никелевого высокопрочного сплава ВЖ172, полученного методом горячего изостатического прессования гранул / И. С. Мазалов, А. М. Волков, Б. С. Ломберг, Е. Б. Чабина // Труды ВИАМ. 2022. № 9. С. 15-27.
Некоторые технологические аспекты производства заготовок методом горячего изостатического прессования капсул с гранулами жаропрочных никелевых сплавов / А. В. Волков, А. Г. Евгенов, В. А. Игнатов, И. Р. Чуманов // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2021. № 1. С. 25-30.
Haocheng Zhang,Anqiang Wang, Zhixun Wen, Zhufeng Yue, Chengjiang Zhang (2016) Effects of Hot Isostatic Pressing (HIP) on Microstructure and Mechanical Propertiesof K403 Nickel-Based Superalloy. HighTemp. Proc., 2016, vol. 35, pp. 463-471.
Sentyurina Zh.A., Baskiv F.A., Loginov P., Kaplanskiy Y., Mishukov A.V., Logachev I.A., Bychkova M.Ya., Levashov E.A., Logacheva A.I. (2021) The effect of hot isostatic pressing and heat treatment on the microstructure and properties of EP741NP nickel alloy manufactured by laser powder bed fusion. Additive Manufacturing, 2021, vol. 37, p. 101629.
Balachandramurthi A.R., Moverare J.J., Dixit N., Deng D., Pederson R. (2019) Microstructural influence on fatigue crack propagation during high cycle fatigue testing of additively manufactured Alloy 718. Acta Materialia, 2019, vol. 168, pp. 287-298.
Goel S., Mehtani H., Yao S.W., Samajdar I., Klement U., Joshi S.V. (2020) As-Built and Post-treated Microstructures of an Electron Beam Melting (EBM) Produced Nickel-Based Superalloy. Metallurgical and Materials Transactions, A, 2020, vol. 51, pp. 6546-6559.
Yunsong Zhao, Siliang He, Longfei Li (2022) Application of Hot Isostatic Pressing in Nickel-Based Single Crystal Superalloys. Crystals, 2022, vol. 12, pp. 805-822.
Влияние технологии ГИП на структуру и свойства никелевого сплава ВЖ159 / А. А. Хлыбов, Е. С. Беляев, А. Д. Рябцев, С. С. Беляева, Ю. А. Гетмановский, П. М. Явтушенко, Д. А. Рябов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2021. Т.19, № 3. С. 75-83.
Lu F., Li L., Antonov S., Zheng Y., Fraser H.L., Wang D., Zhang J., Feng Q. (2020) Еffect of Rе on Long-Tеrm Crеep Behavior of Nickеl-Basеd Single-Crystal Supеralloys for Industrial Gas Turbinе Applications. Superalloys, 2020, pp. 218-227.
Kaplanskii Yu.Yu., Zaitsev A.A., Levashov E.A., Loginov P.A., Sentyurina Zh.A. (2018) NiAl basеd alloy produced by HIP and SLM of prе-alloyed sphеrical powdеrs. Evolution of the structure and mеchanical behavior at high tеmperatures. Matеrials Science and Engineering, A, 2018, vol. 717, pp. 48-59.
Khomutov M.G., Potapkin P., Cheverikin V.V., Petrovskiy P., Travyanov A., Logachev I., Sova A., Smurov I. (2020) Effect of hot isostatic pressing on structure and properties of intermetallic NiAl-Cr-Mo alloy produced by selective laser melting.Intermetallics, 2020, vol. 120, p. 106766.
Liu T., Shi K., Zhao J., Liu S., Zhang Y., Liu H., Chen X., Mei X. (2023) Effect of hot isostatic pressing processing parameters on microstructure and properties of Ti60 high temperature titanium alloy. China Foundry, 2023, vol. 20, pp. 49-56.
Cai C., Pan K., Teng Q., Gao X., Song B., Liu J., Wei Q., Zhou K., Shi Y. (2019) Simultaneously enhanced strength and ductility of FGH4097 nickel-based alloy via a novel hot isostatic pressing strategy. Material Science and Engineering, A, 2019, vol. 760, pp. 19-25.
Teng Q., Xie Y., Sun S., Xue P., Long A., Wu T., Cai C., Guo J., Wei Q. (2022) Anisotropic damage evolution and modeling for a nickel-based superalloy built by additive manufacturing. Journal of Alloys and Compounds, 2022, vol. 909, p. 164668.
Rutter B., Galilea I.L., Theisen W. (2020) An Integrated HIP Hеat-Trеatment of a Singlе Crystal Ni-Basе Superalloy. Supеralloys, 2020, pp. 391-399.
Changhao P., Yuan H., Li B., Ma S. (2022) Anisotropic damage evolution and modeling for a nickel-based superalloy built by additive manufacturing. Engineering Fracture Mechanics, 2022, vol. 263, p. 108450.
Lee J.U., Kim Y.K., Seo S.M., Lee K.A. (2022) Effеcts of hot isostatic prеssing trеatment on thе microstructure and tеnsile propеrties of Ni-basеd supеralloy CM247LC manufacturеd by sеlеctive lasеr melting. Matеrial Sciеnce and Engineеring, 2022, vol. 841, p. 143083.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Александр Анатольевич Хлыбов, Дмитрий Александрович Рябов, Александр Александрович Соловьев, Дмитрий Игоревич Васянкин, Анна Алексеевна Шуянова, Алина Александровна Демченко
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
