Разработка способа получения материалов на основе моноалюминида рутения и исследование их структуры и свойств
Диссертация
Сопловые и рабочие лопатки, а также многие другие ответственные детали горячего тракта современных газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей гиперзвуковых летательных аппаратов изготавливают из сложнолегированных многокомпонентных жаропрочных никелевых суперсплавов, основы создания, производства и применения которых в авиации заложил академик С. Т. Кишкин. Большой вклад в развитие авиационных… Читать ещё >
Содержание
- 1. Аналитический обзор работ по ИиЛ!
- 1. 1. Моноалюминид рутения: структура, свойства
- 1. 2. Диаграммы состояния систем Ки-А1-легирующий элемент
- 1. 2. 1. Двойная диаграмма состояния Яи-А
- 1. 2. 2. Тройные диаграммы состояния
- 1. 3. Получение и свойства образцов ЯиА1 и его сплавов
- 1. 3. 1. Получение образцов ЯиА1 и его сплавов
- 1. 3. 2. Механические свойства образцов ЯиА1 и его сплавов
- 1. 3. 3. Стойкость образцов ЯиА1 его сплавов в агрессивных средах
- 2. 1. Материалы и методы получения
- 2. 2. Методы исследования структуры, фазового состава и свойств
- 3. 1. Закономерности строения тройных систем Яи-А1-ЛЭ
- 3. 2. Возможность использования легирования для повышения жаропрочности и низкотемпературной пластичности ЯиА
- 3. 2. 1. Температура плавления
- 3. 2. 2. Твердорастворное упрочнение ЯиА
- 3. 2. 3. Упрочнение фазами внедрения
- 3. 2. 4. Низкотемпературная пластичность
- 3. 2. 5. Плотность
- 3. 3. Выбор систем легирования сплавов и КМ на основе ЯиА
- 4. 1. Выбор сплавов, исходные материалы, способ выплавки
- 4. 2. Строение и свойства литых сплавов
- 4. 3. Пластическая деформация литых заготовок
- 4. 3. 1. Деформация литых заготовок осаживанием при комнатной температуре
- 4. 3. 2. Деформация осаживанием при 800°С
- 4. 4. Термическая обработка деформированных осаживанием ВП сплавов
- 5. 1. Исходные материалы и схемы реакционного спекания ЯиА
- 5. 2. Влияние способа подготовки порошков и легирования на экзотермические эффекты при реакционном спекании и строение спеченных по режимам I, II и III сплавов
- 5. 2. 1. Термические эффекты при спекании Яи-А1 по режиму I (из порошков в калориметре без
- 5. 2. 2. Строение спеченных по режимам I и II сплавов
- 5. 2. 3. Плотность спеченных по режимам I и II сплавов
- 5. 2. 4. Строение спеченных по режиму III сплавов
- 5. 3. Влияние легирования на спекание 11и-А1 по различным режимам
- 5. 4. Получение порошковых сплавов на основе ЯиА1 методом ГИП
- 5. 4. 1. Режимы горячего изостатического прессования (ГИП)
- 5. 4. 2. Строение образцов, полученных ГИП
- 5. 5. Получение порошковых сплавов на основе RuAl из обработанных в аттриторе смесей порошков Ru + AI
- 5. 5. 1. Характеристики смесей порошков Ru-Al, полученных механоактивацией
- 5. 5. 2. Экзотермические эффекты при PC порошков Ru-Al, полученных механоактивацией
- 5. 5. 3. Реакционное спекание
- 5. 6. Некоторые закономерности PC порошковых сплавов на основе
- 6. Оценка жаропрочности сплавов на основе RuAl и других моноалюминидов методом горячей твердости
- 6. 1. Состав и структура литых сплавов на основе RuAl
- 6. 2. Установление корреляции горячей твердости с механическими свойствами, определенными традиционными методами
- 6. 3. Горячая твердость литых сплавов на основе RuAl
- 6. 4. Сравнительный анализ горячей твердости RuAl и других алюминидов
Список литературы
- Петрушин H.B., Светлов И. Л. Физико-химические и структурные характеристики жаропрочных никелевых сплавов. // Металлы, 2001, № 2, с.63−73.
- Murakami Н., Honmo Т., Koizumi Y., Hakada Н. Distribution of platinum group metals in Ni-base single-crystal superalloys. // Superalloys 2000/ Ed. Pollock T.M. a.o. TMS (The Minerals, Metals fnd Materials Society). 2000, p. 747−756.
- Povarova K.B., Bannykh O.A., Zavarzina E.K. Low- and high-rhenium tungsten alloys: properties, production, and treatment. // Rhenium and rhenium alloys. Proceedings of International symposium. Ed. Briskin B. 1997. Orlando, Fl., p.691−705.,
- Tuffas B.H. State of the art fabrication process for iridium/rhenium thrust chambers. // Rhenium and rhenium alloys. Proceedings of International symposium. Ed. Briskin B. 1997. Orlando, Fl., p.251−260.
- Reed В., Biadlow J., Schneider S. Iridium-coated rhenium radiation-cooled rockets, ibid, p.443−460.
- Leonhardt Т., Downs J., Near net shape of powder metallurgy rhenium parte. // Powder metallurgical high performance materials. Proceedings of 15th International Plansee Seminar. Reutte. 2001, v. l, p.647−657.
- Povarova K.B., Tylkina M. A, Physicochemical principles of the design of rhenium alloys // Rhenium and rhenium alloys. Proceedings of International symposium. Ed. Briskin B. 1997. Orlando, Fl., p.647−659.
- Поварова К.Б., Банных O.A. Принципы создания конструкционных сплавов на основе интерметаллидов. // Материаловедение, 1999, 4.1, ч.2. № 2, с.27−33- № 3, с.29−37.
- Поварова К.Б. Физико-химические принципы создания термически стабильных сплавов на основе алюминидов переходных металлов // Материаловедение. 2007.1 часть № 12. с. 20−27 — Пчасть 2008, № 1, с.29−37
- Povarova K.B., Lomberg B.S., Kazanskaya N.K., Gerasimov V.V., Drozdov A.A. Structural High-Temperature (pNiAl+y)-Alloys Based on Ni-Al-Co-M System with an Improved Low -Temperature Ductility. // ibid, v. l, p.710−725
- Povarova K.B., Mileiko S.T., Sarkissyan N.S., Antonova A.V., Serebryakov A.V., Kolchin A.A., Korzhov V.P. Supphire/TiAl composites structure and properties. // ibid, v. l, p.636−646.
- Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т / Под общ. ред. Н. П. Лякишева. М.: «Машиностроение», т.1. 1996, 992 е., т.2 1997, 1024 е., т.З. кн.1 2001, 872 е., кн.2 2000, 448 с.
- Савицкий Е.М., Полякова В. П., Горина Н. Б., Рошан Н. Р. Металловедение платиновых металлов. М., «Металлургия», 1975, 424 с.
- Fleischer R.L. Miscelaneous novel intermetallics // Intermetallic Compounds Practice / Ed. J.H. Westbrook, R.L. Fleischer, J. Willey and sons, 1994, V.2, p.237−256.
- Светлов И.JI. Высокотемпературные Nb-Si композиты. // Материаловедение. 2010. № 9. С. 29−38
- Sabariz A.L.R., Taylor G. in High-temperature Ordered Intermetallic Alloys VII, C.C. Koch, C.T. Lui, N.S. Stoloff, A. Wanner, Eds, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 460, MRS, Pittsburgh, USA, 1997, p.611
- D.C. Lu, T.M. Pollock, in High-temperature Ordered Intermetallic Alloys VIII, E.P. George, M.J. Mills, M. Yamaguchi, Eds, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 552, MRS, Pittsburgh, USA, 1999, p.611
- TernaryAlloys: A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagrams // Edited by G. Petzow and G. Effenberg. Weinheim- New-York: VCH. Cop. Vol. 3. 1990.
- Фромм Е., Гебхардт Е. Газы и углерод в металлах. М., Металлургия, 1980, 712 с.
- Поварова К.Б., Филин С. А., Масленков С. Б. Фазовые равновесия с участием Р-фазы в системах Ni-Al-Me (Ме-Со, Fe, Мп, Си) при 900 и 1100 °C // Металлы, № 5, с. 179−188.
- Поварова К.Б., Банных О. А., Антонова А. В. Закономерности взаимодействия алюминидов титана с легирующими элементами как основа разработки жаропрочных сплавов и композитов // Металлы, 2002, № 6, с.55−67.
- Поварова К.Б., Казанская Н. К., Дроздов А. А., Банных И. О., Морозов А.Е.Структура и свойства легированных литых сплавов на основе RuAl. // Металлы, № 6, 2004 г, с. 85 90
- Дзнеладзе Ж.И., Щеголева Р. П., и др. Порошковая металлургия сталей и сплавов, 1978, с. 264.
- Povarova К.В., Skachkov О.А. Preparation, structure, and properties of Ni3Al and NiAl light powder alloys for aerospace. // Materials Science Forum Vols. 534 536 (2007), pp.1585−1588.
- Николаев А.Г., Фомина O.H., Поварова К. Б., Тагиров И. К., Иванов Л. П., Левашов Е. А. Синтез компактного моноалюминида никеля изалюминированного никелевого порошка // Журнал неорганической химии, 1993. том 38 № 11. с. 1780−1783.
- Поварова К.Б., Проскурин В. Б., Левин В. П., Николаев А. Г., Казанская Н. К., Фиров А. И. Влияние механического легирования на характер формирования интерметаллидной фазы в системе Ni-Al при реакционном спекании. //Металлы, 1994. № 4. с.67−75.
- Liu KW, Mucklich F, Birringer R. Intermetallics, 2001 -9:81.
- I.M. Wolff, Metall. Mater. Trans. A27 (1996) 3688.
- Mohamed ICE, Stover D., Buchkremer H.P., J Mat. Eng. Perfor., 1997−6/6 :771.
- Hu C, Baker TN, Acta Metall. Mater. 1994−42:51.
- Hu C, Baker TN, Mater. Sei. Eng. 1992-A156:167.
- Hu C, Baker TN, Mater. Sei. Tec. 1993−9:48.
- Gobran HA, Ilic N, Mucklich F, Intermetallics 2004- 12:555
- K. Eow, D. Lu and T.M. Pollock, Rate Sensitivities for Low Temperature Deformation in Ruthenium Aluminide Alloys, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA 15 213, 1998
- R. D. Fleischer, R. D. Field, and C. L. Briant, Metall. Trans. 22A, 403 (1991)
- Wolff and G. Sauthoff Role of an Intergranular Phase in RuAl With Substitutional Additions, I.M., Acta mater. Vol 45, No. 7, pp. 2949−2969, 1997
- Fleischer, R. L., Metallurgical Transactions А, 1993Д4А, 227.
- Noebe, R. D, Misra, A. and Gibala, R., ZSIJ International, 1991, 31(10), 1172.
- Wolff I. M. and SauthotT, G., Z. Metallkde, 1996,87(2), 111.
- Ishida, K., Kainuma, R., Ueno, N. and Nishizawa, T., Metallurgical Transactions A, 1991, 22A, 441
- Wolffand G. Sauthoff. Role of an Intergranular Phase in RuAl With Substitutional Additions, I.M., Acta mater. Vol 45, No. 7, pp. 2949−2969, 1997
- Поварова К.Б., Казанская Н. К., Бунтушкин В. П., Костогрыз В. Г., Дроздов A.A., Бахарев В. Г. и др. Термостабильность структуры сплава на основе Ni3Al и его применение в рабочих лопатках малоразмерных ГТД. // Металлы № 3, 2003 г, с.95−100
- Noebe R.D., Walston W.S. Properties for the development of structural NiAl alloys. // Structural Intermetallics. 1997. The Minerals, Metals and Materials Society. P.573−584.
- H. A. Gobran, F. Soldera, F. Mucklich RuAl-an intermetallic material with exceptional properties // Functional Materials, Department of Materials Science, Saarland University, Saarbrucken, D-66 041, Germany
- Soldera F, Ilic N, Brannstrom S, Barrientos I, Gobran H, Mucklich H, // Oxidation of Metals 2003−59:529.
- McKee DV and Fleischer RL, in High Temperature, Ordered Intermetallic Alloys IV, Materials Research Society Symposium Proceedings, Johnson LA, eds. Pittsburg, PA, 1991−213:969.
- Горелик С.С., Расторгуев JI.H., Скоков Ю. А. Рентгеновский и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, 1989, 366 с.
- Браун JI.C., Треш X. Рентгеноспектральный микроанализ. В кн.: Приборы и методы физического металловедения. М. Мир. 1974, с. 221−270.
- Li W.B., Henshall L.J., Hooper R.M., Easterling K.E. The Mechanisms of Indentation Creep // Acta Metallurgica et Materialia. 1991, v. 39, № 12, p. 30 993 110.
- Siegel R.W., Foudere G.E., Mechanical Properties of Nanophase Metals //
- Nanostructural Materials. 1995, v. 6, p. 205−216 130
- Банных O.A., Поварова К. Б., Буров И. В., Заварзина Е. К., Титова Т. Ф., Заварзин И. А., Иванов В. И. Структура и некоторые свойства литых сплавов на основе TiAl, легированных V, Nb, Та, Hf, Zr // Металлы. 1998, № 3, с. 31−41.
- Поварова К.Б., Заварзина Е. К., Юдковский С. И., Фридман А. Г., Иванченко В. Г. Структура и свойства сплавов хромового угла системы Cr-Ti-Si. // Металлы. 1996, № 3, с. 95−103
- Золоторевский B.C. Механические испытания и свойства металлов. М.: Металлургия. 1983, 352 с.
- Поварова К.Б., Казанская Н. К., Дроздов A.A., Титова Т. Ф., Банных И. О. Оценка жаропрочности литых сплавов на основе RuAl и других моноалюминидов методом горячей твердости.// Металлы № 2, 2003 г, с. 35 43
- Поварова К.Б., Антонова A.B., Заварзина Е. К., Титова Т. Ф. Экспрессная оценка жаропрочности литейных сплавов на основе TiAl. // Металлы. 2003, № 1, с.91−98
- Толубеев Ю.С., Багров Г. Н. Ларионов В.В. и др. Установки для измерения твердости при температурах до 2000 °C / В кн. Теоретические и экспериментальные методы исследования диаграмм состояния металлических систем. М.: Наука, 1969, с. 205−212.
- Банных O.A., Марчукова И. Д., Поварова К. Б., Шевакин А.Ф.Исследование рентгено-электронных спектров валентной зоны интерметаллида NiAl, легированного Со, Fe, Мп. // Металлы. 1994. № 6. с. 142−146.
- Поварова К.Б., Филин С. А., Масленков С. Б. Фазовые равновесия с участием ß--фазы в системах Ni-Al-Me (Me- Со, Fe, Мп, Си) при 900 и 1100 С. // Металлы. 1993. № I.e. 191−205
- Seo D.Y., Bieler T.R., Larsen D.E.The effect of heat treatment on microstructures and primary creep deformation of four investment cast titanum aluminide alloys/ //
- Structural Intermetallics 1997. Ed. Nathal M. V, Darolia R, Liu C. T, Martin P.L. Miracle D. B, Wagner R, Yamaguchi M. The Minerals, Metals and Materials Society, 1997, p. 137−146.
- В.П.Бунтушкин, К. Б. Поварова, О. А. Банных, Н. К. Казанская, Г. П. Шипова. «Влияние кристаллографической ориентации на механические свойства монокристаллов легированного интерметаллида Ni3Al». // Металлы, 1998, N2, с.49−53.
- M.Wollgarten, G. Kostorz, H. Heinrich //2001, Swiss National Science Foundation 02.04.02- Report. Ch. 4.
- Поварова К. Б, Казанская H. K, Дроздов А. А, Скачков О. А. Тугоплавкий интерметаллид RuAl как основа нетрадиционных жаропрочных сплавов. // Металлы. 2002. № 3. С. 35−47.
- Поварова К. Б, Казанская Н. К, Дроздов А. А, Скачков О. А. Влияние деформации и рекристаллизации на структуру и некоторые свойства сплавов на основе RuAl. // Металлы № 6, 2004 г, с. 91−94
- Поварова К. Б, Казанская Н. К, Дроздов А. А, Банных И. О., Морозов А. Е. Структура и свойства легированных литых сплавов на основе RuAl. // Металлы, № 6, 2004 г, с. 85 90
- Поварова К.Б., Николаев А. Г., Левашов В. А., Казанская Н. К., Геминов В. Н., Кошелиева В. Г., Бочвар А. Г. Получение методом СВС композиций №А1 с Y203, NbC и TiN. // ФХОМ. 1994. № 4−5, с.135−143.
- Поварова К.Б., Николаев А. Г., Левашов Е. А., Казанская Н. К. Получение конструкционных материалов на основе NiAl методом СВС-компактирования.//Металлург, 1996. № 5. с.9−10
- Скачков O.A., Манегин Ю. В., Маторина О. В. Исследование влияния деформационно-термической обработки на свойства интерметаллида NiAl, // Международная конференция «Новейшие процессы и материалы в порошковой металлургии». Тезисы докладов. Киев 1997, с. 71.
- Скачков O.A., Маторина О. В. Исследование влияния железа на пластичность сплавов интерметаллида NiAl. // Международная конференция «Новейшие процессы и материалы в порошковой металлургии». Тезисы докладов. Киев 1997, с. 72.
- Поварова К.Б., Дроздов A.A., Падалко А. Г., Морозов А. Е., Казанская Н. К. Получение сплавов на основе RuAl реакционным спеканием с использованием ГИП. // Металлы, № 6, 2005 г., с.78−84
- Поварова К.Б., Дроздов А. А., Скачков О. А., Пожаров С. В., Морозов А. Е. «Жаропрочный композиционный порошковый сплав на основе интерметаллида NiAl и способ его получения» Патент № 2 371 496 27.10.2009, Бюл. № 30, 8стр.
- Поварова К.Б., Дроздов А. А., Скачков О. А., Пожаров С. В., Морозов А. Е. «Жаропрочный композиционный порошковый сплав на основе интерметаллида NiAl и способ его получения» Патент № 2 371 494 27.10.2009, Бюл. № 30, 5 стр.
- Скачков. O.A., Поварова К. Б., Дроздов A.A., Морозов А. Е., Пожаров С. В. Изучение влияния введения Y203 в порошковые сплавы на основе NiAl на структуру сплавов II. Механоактивация // Металлы, 2012 г., № 5, с. 66−70
- Поварова К.Б., Казанская H.K., Дроздов A.A., Скачков О. А., Левин В. П. Получение алюминида рутения методом реакционного спекания смеси порошков Ru и А1. // Металлы. 2002. № 3. с. 119−124.
- Поварова К.Б., Дроздов А. А., Казанская Н. К., Банных И. О., Левин В. П. Влияние режимов низкотемпературного реакционного спекания под давлением и гомогенизирующего отжига на строение и плотность сплавов на основе RuAl. // Металлы. 2004. № 4. с. 71−79
- Мильман Ю.В., Галанов В. А., Чугунова С. И. Характеристика пластичности, получаемая при измерении твердости. АНУ, ИПМ им. И. Н. Францевича, Киев. 1992, 25 с.
- Галанов Б.А., Григорьв О. Н., Мильман Ю. В. и др. Определение твердости и модуля Юнга при упругопластическом внедрении индентора в материалы // Докл. АН СССР. 1984, т. 274, № 4, с. 815−817.
- Галанов Б.А., Григорьв О. Н., Мильман Ю. В., Рагозин И. П. Определение твердости и модуля Юнга по глубине внедрения пирамидального индентора // Пробл. прочности. 1983, № 11, с. 93−96.
- Microindentation Techniques in Materials Science and Engineering / Edited by B.J.Blau and B.R.Lawn) // American Society for Testing and Materials Technical Publication 889 (American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1986). 295 p.
- The Science of Hardness Testing and its Research Application. American Society for Metals, Ohio: Metal Park, 1973. 520 p.
- Боярская Ю.С. Актуальные вопросы физики микровдавливания. Кишинев, Штиинца, 1989, 195 е.
- Марковец М.П., Определение механических свойств металлов по твердости. М.: Машиностроение. 1979, 190 с.
- Chang Н., Altstetter С J., Averback R.S. Characteristics of nanophase TiAl produced by inert gas condensation // J. Mater. Res. 1992, v. 7, № 11, p. 2962−2969.
- К.Б.Поварова, Н. К. Казанская, Б. С. Ломберг, С. А. Филин, Д. Ю. Школьников, М. Д. Беспалова. Фазовый состав и структура сплавов на основе NiAl систем Ni-Al-Co-M, где M-Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo. // Металлы. 1996 N 3. с 85−94
- Поварова К.Б., Антонова А. В., Заварзина Е. К., Титова Т. Ф. Экспрессная оценка жаропрочности литейных сплавов на основе TiAl // Металлы, 2003, № 1, с.91−98
- К.Б.Поварова, О. А. Банных. Принципы создания конструкционных сплавов на основе интерметаллидов ч.1 и ч.2.// Материаловедение, 1999, № 2. с.27−33- 1999, № 3, с.29−37
- T.B.Massalski (ed) Binary Alloy Phase Diagrams, ASM International, USA, 1986, pp. 102,142, 1991- and 2nd edn, 1990, p.204