Влияние ТПУ-фаз на характер разрушения при растяжении монокристаллических никелевых сплавов
Рис. 7.33. Характер распространения трещин в зоне разрушения образцов из сплава ЖС36-ВИ при Г= 20 °C (а, б) и 7'=975 °С (в) после высокотемпературной выдержки при Т= 1050 °С: а — 500 ч; б — 1000 ч; в — 500 ч Исследование изломов в режиме картирования показало, что на поверхности крупной у'-фазы располагаются p-фазы, обогащенные тугоплавкими элементами сплава — Cr, W, Re, Мо и обедненные Ni, А1… Читать ещё >
Влияние ТПУ-фаз на характер разрушения при растяжении монокристаллических никелевых сплавов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
После полной термической обработки (ПТО) для сплава ЖС36-ВИ типична однородная дисперсная (у + у')-структура с высокой объемной долей упрочняющей у'-фазы (70—75 об. %) размером 0,3—0,4 мкм. Частицы у'-фазы имеют характерную кубовидную форму. Электронографический и микродифракционный анализы показывают, что частицы у'-фазы выстроены в направлениях типа [100]Y монокристалла. ТПУ-фазы в сплаве не наблюдаются.
Основная особенность структуры сплаваЖСЗб-ВИ [001] после длительных высокотемпературных выдержек — образование p-фаз в интервале температур 1050−1200 °С (рис. 7.32).
![Светлопольнос изображение тонкой структуры р-фаз в сплаве ЖС36-ВИ [001] после выдержки при Т= 1150 °С, т = 500 ч.](/img/s/8/61/1366861_1.png)
Рис. 7.32. Светлопольнос изображение тонкой структуры р-фаз в сплаве ЖС36-ВИ [001] после выдержки при Т= 1150 °C, т = 500 ч На острие p-фазы видны экстинктивные контуры, которые связаны с упругими напряжениями в у'-фазе, возникающими при росте p-фазы. В p-фазе видны плоские дефекты кристаллической решетки: двойники или дефекты упаковки и дислокации. В прилегающих объемах матрицы наблюдаются единичные дислокации, а вдоль границы р/у'-фаза — параллельные дислокации. Между кристаллическими решетками ри у'-фаз выполняется строгое кристаллографическое ориентационное соотношение. Морфологические и кристаллографические характеристики p-фаз свидетельствуют об их росте в у'-фазе, участков контакта p-фаз с у-фазой не обнаружено.
Результаты определения состава фаз в сплаве ЖС36-ВИ показывают, что в процессе тепловых выдержек первичная у'-фаза обогащается А1 при одновременном уменьшении содержания в ней W и Re (см. табл. 6.5 на с. 111). Матрица из у'-фазы вокруг p-фазы по сравнению с первичной у'-фазой, наоборот, обогащена W, Re, и в ней происходит снижение содержание А1.
Структурная составляющая (у + у') между выделениями р-фаз по своему химическому составу близка к составу сплава в осях дендритной ячейки. Это подтверждает, что p-фазы расположены преимущественно в осях дендритов.
Сопротивление деформированию сплава ЖС36-ВИ [001] после температурных выдержек растет с изменением состава у'-фазы, увеличением энергии и плотности межфазных у/у'-границ (размерный фактор) за счет образования наноразмерной смеси (ун + у'н) и повышения внутренних напряжений. Происходит нанофазное упрочнение сплава. При растяжении (t= 20°) величина предела прочности (о") сплава значительно возрастает (примерно в 1,5 раза), пластичность (б) остается на высоком уровне. Аналогичные изменения (о0 2; ов; б) наблюдаются и при испытаниях на кратковременные механические свойства при Т= 975 °C.
Разрушение образцов избезуглеродистогосплаваЖСЗб-ВИ с КГО [001] после высокотемпературных выдержек в процессе испытаний на растяжение при Т= 20 °C и Т = 975 °C происходит за счет образования и развития трещин по границе раздела крупная у'-фаза/ ц-фаза (рис. 7.33).
![Характер распространения трещин в зоне разрушения образцов из сплава ЖС36-ВИ [001] при Г= 20 °С (а, б) и 7'=975 °С (в) после высокотемпературной выдержки при Т= 1050 °С.](/img/s/8/61/1366861_2.png)
Рис. 7.33. Характер распространения трещин в зоне разрушения образцов из сплава ЖС36-ВИ [001] при Г= 20 °C (а, б) и 7'=975 °С (в) после высокотемпературной выдержки при Т= 1050 °С: а — 500 ч; б — 1000 ч; в — 500 ч Исследование изломов в режиме картирования показало, что на поверхности крупной у'-фазы располагаются p-фазы, обогащенные тугоплавкими элементами сплава — Cr, W, Re, Мо и обедненные Ni, А1, Ti (рис. 7.34).
![Рис. 7.34. Структура и распределение химических элементов в режиме картирования в структурных составляющих излома в сплаве ЖС36-ВИ [001 ] после растяжения образца при 20](/img/s/8/61/1366861_3.png)
Рис. 7.34. Структура и распределение химических элементов в режиме картирования в структурных составляющих излома в сплаве ЖС36-ВИ [001 ] после растяжения образца при 20 «С с предварительной выдержкой при Т= 1150 °C, 100 ч Пленочные выделения крупной у'-фазы обволакивают ц-фазы, сформировавшиеся при высокотемпературных выдержках в сплаве. Вследствие обеднения у-фазы Re, W, Мо эффективность твердорастворного упрочнения уменьшается, снижается сопротивление скольжению дислокаций, что приводит к понижению прочности сплавов.
В условиях действия растягивающих напряжений при Т= 975 °C в области разрушения образцов из сплава ЖС36-ВИ [001] происходит формирование диффузионных пор в у'-фазе. Диффузионные поры, образующиеся в крупной у'-фазе имеют октаэдрическую огранку по плоскостям плотной упаковки {111} интерметаллида Ni, Al и являются источниками зарождения микротрещин в ЖНС.
При растяжении образцов после высокотемпературных выдержек в зоне разрушения наблюдается растрескивание сформировавшихся ц-фаз (рис. 7.35).
![Тонкая структура сплава ЖС36-ВИ [001] и химический состав фаз в зоне разрушения при Т= 20 °С после выдержки при Т= 1150 °С, 200 ч.](/img/s/8/61/1366861_4.png)
Рис. 7.35. Тонкая структура сплава ЖС36-ВИ [001] и химический состав фаз в зоне разрушения при Т= 20 °C после выдержки при Т= 1150 °C, 200 ч Наблюдавшиеся электроннограммы, полученные при изучении КГО сплава ЖС36-ВИ [001], в рабочих зонах исследованных образцов после растяжения всегда содержали рефлексы зоны [001] и близких к ней зон, что свидетельствует об отсутствии существенных отклонений исходной ориентации продольной оси изученных образцов от направления [001]. В условиях действия растягивающих напряжений при Т= 975 °C в области разрушения образца из ЖНС происходит формирование диффузионных пор в у'-фазе (рис. 7.36). Диффузионные поры, образующиеся в крупной у'-фазе, имеют октаэдрическую огранку по плоскостям плотной упаковки {111} интерметаллида Ni3Al и являются источниками зарождения микротрещин в ЖНС.
![Диффузионные поры в у'-фазе в зоне разрушения образца из сплава ЖС36-ВИ [001] при Т= 975 'С.](/img/s/8/61/1366861_5.png)
Рис. 7.36. Диффузионные поры в у'-фазе в зоне разрушения образца из сплава ЖС36-ВИ [001] при Т= 975 'С.