Abstract

Using transmission electron microscopy (TEM) method, the microstructure and phase composition of nickel based superalloy ZHS32 processed by selective laser melting (SLM) of a powder composition on a monocrystalline substrate and their evolution during heat treatment (HT) and hot isostatic pressing (HIP) by different regimes have been studied. Particular features of the microstructure formed during SLM, the distribution of chemical elements in cells and their boundaries have been explored. It has been established that the material after SLM has a unidirectional heterophase cell structure consisting of the matrix γ- solid solution, nanosized γʹ- phase particles and a fine carbide phase at the cell boundaries. The influence of the HT and HIP temperature on the morphology and sizes of γʹ- phase particles, the distribution of alloying elements between γʹ- and γ- phases, the evolution of chemical composition, the type, size and distribution of carbide precipitates in the volume and boundaries of the cells after SLM have been studied. It has been shown that the alloy contains fine (Ta, Nb)C carbides with sizes up to 150 nm and carbides with sizes up to 1 µm, and (W, Cr) based carbides of the same sizes as well. The HIP process led to a formation of stacking faults on the phase boundaries between the γ- matrix and carbides. HT and HIP of SLM processed alloy ZHS32 has been shown to allow for obtaining a microstructure and phase composition typical for the single crystal alloy.

Highlights

  • Микроструктура и фазовый состав жаропрочного сплава ЖС32 после селективного лазерного сплавления, вакуумной термической обработки и горячего изостатического прессования

  • Однако устранить полностью сегрегацию одного из основных легирующих элементов — рения не удается из‐за его низкой диффузионной подвижности, что является одной из причин образования ТПУ-фаз в процессе длительного воздействия высоких температур [3, 4]

  • * содержание никеля в карбидах частично обусловлено перекрытием частиц с матрицей / nickel content in carbides is partly due to the overlapping of particles with matrix

Read more

Summary

Введение

Жаропрочный никелевый ренийсодержащий сплав ЖС32 с интерметаллидно-карбидным упрочнением [1], созданный в начале 80‐х годов прошлого столетия в ВИАМ, нашел широкое применение для производства методом направленной кристаллизации турбинных лопаток с монокристаллической структурой для авиационных газотурбинных двигателей. Вследствие неравновесных условий направленной кристаллизации, приводящей к сегрегации легирующих элементов в пределах дендритных ячеек, монокристаллические отливки из сплава ЖС32 характеризуются значительной химической и структурной неоднородностью [2]. Применение высокотемпературной гомогенизирующей термической обработки позволяет в значительной степени устранить дендритную сегрегацию легирующих элементов и сформировать равномерную периодичную микроструктуру материала турбинных лопаток, обеспечивающую их длительную работоспособность. Применение метода селективного лазерного сплавления (СЛС), являющегося одним из перспективных технологических процессов изготовления изделий для авиационной и других отраслей промышленности [5 – 7], позволяет существенно снизить сегрегационную неоднородность материала изделий из жаропрочных сплавов. Исследования в данном направлении позволят развивать аддитивные технологии как для восстановительного ремонта турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, так и для их производства. «Фундаментально-ориентированные исследования» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [19]

Объекты и методы
Состояние сплава после СЛС
Анализ выделений карбидных частиц
Выводы
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call