Совместное легирование никеля рением и переходными металлами V - VI групп (1105746), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Составы сплавов приведены в Приложении (Таблицы П.1 –П.4). С помощью ЭЗМА определена растворимость легирующих компонентов вникелевом твёрдом растворе двух-, трёх- и четырёхкомпонентных систем для каждой издвухфазных областей γ+Ф.По результатам проведённых исследований были получены все эмпирическиекоэффициенты уравнений 3.1 и 3.4, описывающих поверхность никелевого твёрдого растворана границе с каждой из фаз, находящейся с ним в равновесии (таблицы 3.13 – 3.15).На рисунке 3.34 приведены графики характеризующее точность описания, по осиабсцисс отложены экспериментальные значения концентрации никеля в насыщенномтвёрдом растворе, по оси ординат – рассчитанные значения концентрации никеля для техжесоставовлегирующихкомпонентов,краснаялинияотражаетравенствоэкспериментальных и рассчитанных значений концентрации никеля.Рисунок 3.34.
Точность описания поверхности никелевого твёрдого раствора на границе сфазой α в четырёхкомпонентных системах: а) при 1375 К; б) при 1200 К.Прибегая к численному совместному решению двух уравнений, описывающихповерхности никелевого твёрдого раствора, получали описание границы γ-твёрдогораствора с двумя фазами. На основании полученных решений были построены проекцииповерхностей никелевого твёрдого раствора в четырёхкомпонентных системах Ni-Re-NbMo, Ni-Re-Cr-Mo, Ni-Nb-Cr-Mo, Ni-Re-Nb-Cr при 1375 и 1200 К в относительныхконцентрациях (рисунок 3.35). Используя полученные коэффициенты для уравнений 3.1 и3.4 (таблицы 3.13 – 3.15), можно также построить поверхность никелевого твёрдогораствора для пятикомпонентной системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К, котораябудет представлять собой тетраэдр (рисунки 3.36, 3.37).108Таблица 3.13.
Коэффициенты уравнения 3.1, описывающего поверхность никелевоготвёрдого раствора в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 К.ОбластьКоэффициентыAReANbACrAMoAReNbAReCrANbMoACrMo-8,66214,806 20,540 14,144 32,8180,000γ/(γ+β) 74,179 47,620 51,900 74,650 -443,734 34,150 -20,000 104,294 18,0000,000γ/(γ+δ) 67,335 65,951 49,119 74,7800,00050,0007,969γ/(γ+σ) 43,725 65,623 50,43139,67291,538 157,320 51,831 -92,443 100,393γ/(γ+Re) 85,320 83,674 51,900 51,594γ/(γ+P)9,1733,277 80,000 40,985 61,045AReMo-5,867ANbCr36,324109,227 110,904 165,776 45,8610,166-3,44859,667Таблица 3.14.
Коэффициенты уравнения 3.1, описывающего поверхность никелевоготвёрдого раствора в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1200 К.ОбластьКоэффициентыAReANbACrAMoγ/(γ+Re) 85,635 79,298 57,148 48,834AReNbAReCrAReMo7,67542,90949,011ANbCrANbMoACrMo-81,873 -14,084 11,873γ/(γ+β) -26,313 88,463 58,138 -160,000 100,000 158,661 -2000,000 -72,077 270,018 260,799γ/(γ+δ) -64,808 22,820 27,348 74,880 -865,315 100,000 179,692 27,697 64,00160,282γ/(γ+σ) 38,971 59,125 55,989 -62,505 109,712 114,334 300,000 -30,000 75,000 183,210γ/(γ+P) 13,109 80,000 56,436 69,147γ/(γ+μ')-78,84087,358--70,000 52,071 72,090133,344 -55,000 -23,281 16,869-0,000 -19,640 27,386Таблица 3.15.
Коэффициенты уравнения 3.4, описывающего поверхность никелевого твёрдого растворадля фазовой поверхности γ/(γ+α) в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К.Температура, ККоэффициентЗначениеКоэффициентЗначение1375B11,590FCr0,001DRe0,468FMo0,030DCr-0,277FReCr-0,005DMo-0,622FReMo-0,023FRe-0,080FCrMo0,001B11,540FCr0,007DRe-0,732FMo0,047DCr-0,501FReCr-0,006DMo-1,006FReMo0,014FRe0,076FCrMo0,0531200109Рисунок3.35.а)б)в)г)Проекцииповерхностейникелевоготвёрдогорастворавчетырёхкомпонентных системах, ограняющих пятикомпонентную систему Ni-Re-Nb-CrMo при 1375 К (показаны красными линиями) и при 1200 К (показаны синими линиями), вотносительных концентрациях: а) система Ni-Re-Nb-Mo; б) система Ni-Re-Cr-Mo;в) система Ni-Nb-Cr-Mo; г) система Ni-Re-Nb-Cr.Используя уравнение для соответствующей области при 1375 К, можно определитьмаксимальную концентрацию легирующих элементов при этой температуре для заданныхзначений Zi.
Полученные в работе проекции поверхностей никелевого твёрдого раствора вчетырёхкомпонентных системах при 1200 К позволяют точно определить фазу,образующуюся в результате дисперсионного твердения никелевого твёрдого раствора.110а)б)Рисунок 3.36. Графическое представление проекции поверхности никелевого твёрдогораствора в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 К: а) развёрткатетраэдра; б) тетраэдр с выделенной границей γ/(γ+α).а)б)Рисунок 3.37. Графическое представление проекции поверхности никелевого твёрдогораствора в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1200 К: а) развёрткатетраэдра; б) тетраэдр с выделенной границей γ/(γ+α).Для проверки адекватности данного подхода был осуществлен эксперимент,представленный в разделе 3.3.3.3. Исследование твёрдости совместно легированных рением, ниобием,хромом и молибденом никелевых дисперсионно-упрочнённых сплавовВеличина твёрдости связана с одной из основных механических характеристик,определяющих эксплуатационные свойства материалов, – пределом текучести –величиной, характеризующей напряжение, необходимое для появления заметной111пластической деформации (необратимой деформации).
Наиболее простым способомопределения предела текучести является его расчёт из измеренной твёрдости образца:σ = H/3,(3.8)где σ – предел текучести, H –твёрдость [165].Всеполученныедляизмерениятвёрдостидвух-,трёх-,четырёх-ипятикомпонентные сплавы, составы которых были намечены исходя из результатованалитического описания поверхности γ-твёрдого никелевого раствора, оказалисьоднофазными после отжига при 1375 К и двухфазными после отжига при 1200 К (таблицы3.16, 3.17, 3.18), что свидетельствует о корректном описании поверхности никелевоготвёрдого раствора при 1375 и 1200 К в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo.Таблица 3.16.
Концентрация элементов в сплавахи значение твёрдости длядвухкомпонентных и трёхкомпонентных систем.№Концентрация элементовсплаваXi, ат. %Фазовый составТвёрдость, HV 0,1при 1200 К1375 К1200 К0γ+α213,8 (1,3)454,3 (1,2)0γ+β180,7 (1,7)352,4 (3,1)0γ+Re170,8 (2,7)377 (2,2)γ+δ250,2 (10,9)507,4 (0,9)ZiNiNbNb91,18,91NiCrCr56,943,11NiReRe82,917,11NiMoMo75,025,010NiNbMoNbMo5.86,37,16,60,520,48γ+α223,5 (1,4)455,8 (1,7)6.80,66,413,00,330,67γ+α321,5 (1,9)503,7 (21,)7.73,68,418,00,320,68γ+α409,7 (2,2)614,9 (2,2)8.88,69,12,30,800,20γ+α225,2 (1,8)467,6 (2,1)9.73,83,622,60,140,86γ+δ289 (2,1)583,9 (1,8)10.74,44,421,20,170,83γ+δ322,9 (2,2)624,1 (1,6)NiCrMoCrMo11.71,94,223,90,150,85γ+δ224,2 (1,4)459,3 (1,8)12.70,58,221,30,280,72γ+δ239,5 (1,5)427,4 (1,6)13.61,326,212,50,680,32γ+μ205,1 (1,5)414,3 (2,0)1.2.3.4.112Продолжение таблицы 3.16.№Концентрация элементовсплаваXi, ат. %Фазовый составZiТвёрдость, HV 0,1при 1200 К1375 К1200 КNiCrMoCrMo14.69,511,419,10,370,63γ+δ245,6 (2,1)418,8 (8,3)15.67,019,513,50,590,41γ+μ199,9 (1,6)398,3 (7,7)16.62,816,220,90,440,56γ+μ267,4 (2,1)491,3 (1,9)17.64,022,613,40,630,37γ+μ204,8 (1,6)389,6 (3,5)18.58,428,213,40,680,32γ+μ207 (1,2)401,7 (8,5)19.58,331,610,10,760,24γ+P232,3 (2,6)403,2 (13,9)20.55,833,810,40,760,24γ+P226,3 (1,6)400,6 (12,6)21.58,035,26,80,840,16γ+σ197,5 (1,6)360,7 (12,9)22.55,241,03,80,920,08γ+σ195,8 (2,0)329,2 (10,6)23.56,640,33,10,930,07γ+β180,9 (1,9)353,3 (29,9)NiCrReCrRe24.66,717,316,00,520,48γ+Re216,6 (8,0)387,7 (13,4)25.78,84,616,60,220,78γ+Re215,3 (17,8)363,9 (6,4)26.73,68,318,10,310,69γ+Re234,2 (2,3)370,4 (19,4)27.60,536,92,60,930,07γ+β163,3 (2,3)352,3 (2,6)NiCrReCrRe28.60,833,95,30,860,14γ+σ205,4 (1,5)383 (7,8)29.51,146,12,80,940,06γ+β203,9 (4,4)301,5 (14,3)30.58,429,312,30,700,30γ+σ254 (1,9)346,3 (2,2)31.82,69,28,20,530,47γ+Re202,3 (1,7)379,8 (2,6)32.54,240,45,40,880,12γ+σ186 (1,9)353 (15,1)NiNbReNbRe33.87,310,22,50,800,20γ+α207,8 (0,7)335,9 (9,5)34.85,08,16,90,540,46γ+Re208,3 (2,7)332,5 (1,7)35.88,18,53,40,710,29γ+α229,4 (2,2)426,1 (1,7)36.83,810,45,80,640,36γ+α202 (1,1)450,2 (4,2)37.84,47,08,60,450,55γ+Re223,6 (1,2)380,1 (1,6)NiCrNbCrNb38.59,837,23,00,930,07γ+α208,8 (3,2)390,8 (15,6)39.65,828,65,60,840,16γ+α209,5 (1,4)404 (2,2)113Окончание таблицы 3.16.№Концентрация элементовсплаваXi, ат.
%Фазовый составZiТвёрдость, HV 0,1при 1200 К1375 К1200 КNiCrNbCrNb40.84,13,712,20,230,77γ+α258,4 (10,7)410,2 (1,8)41.70,221,48,40,720,28γ+α262,9 (1,6)354,6 (2,2)42.78,810,710,50,500,50γ+α278,4 (2,0)385,5 (2,1)NiMoReMoRe43.73,211,815,00,440,56γ+Re263,9 (2,5)450 (2,0)44.73,624,42,00,920,08γ+δ235,7 (2,1)476,3 (6,0)45.76,520,53,00,870,13γ+δ246,4 (1,9)419,9 (18,0)46.77,017,45,60,760,24γ+P207,3 (1,4)413,5 (10,5)47.76,315,58,20,650,35γ+P249,8 (1,1)394 (12,4)48.77,114,48,50,630,37γ+P233,3 (2,0)443,2 (3,9)49.77,99,412,70,430,57γ+Re260,5 (3,8)474,6 (2,1)50.76,97,116,00,310,69γ+Re245,6 (1,9)414,1 (9,5)51.81,73,015,30,160,84γ+Re205,5 (1,2)405,2 (2,2)Таблица 3.17. Концентрация элементов в сплавах и значение твёрдости для γNi-твёрдогораствора при 1375 К и двухфазной области γ+α при 1200 К сплавов четырёхкомпонентныхсистемы, входящих в состав системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo№Концентрация элементовсплаваXi, ат.
%Твёрдость, HV 0,1Zi1375 К1200 КNiNbCrMoNbCrMo1.72,311,15,511,10,400,200,40407,3 (1,1)443,5 (1,1)2.79,87,17,16,00,350,350,30226,0 (1,3)284,7 (6,6)3.77,86,712,23,30,300,550,15215,0 (1,5)277,5 (1,4)4.74,76,317,71,30,250,700,05194,4 (1,7)275,5 (1,6)NiReNbCrReNbCr5.81,45,611,11,90,300,600,10227,5 (0,7)269,4 (1,7)6.76,27,09,58,30,280,380,33266,0 (1,9)292,0 (1,3)7.71,46,66,618,40,210,210,58285,2 (1,9)336,0 (1,1)8.68,33,26,322,20,100,200,70268,3 (1,2)307,6 (1,2)114Окончание таблицы 3.17.№Концентрация элементовсплаваXi, ат.
%Твёрдость, HV 0,1Zi1375 К1200 КNiReNbMoReNbMo9.82,35,310,61,80,300,600,10229,8 (1,2)272,0 (8,1)10.80,75,88,74,80,300,450,25232,6 (1,0)287,8 (1,3)11.78,35,47,68,70,250,350,40220,3 (1,3)348,5 (12,3)12.75,52,58,613,40,100,350,55409,1 (0,9)421,6 (2,0)Таблица 3.18. Концентрация элементов в сплавах и значение твёрдости для γ Ni-твёрдогораствора при 1375 К и двухфазной области γ+α при 1200 К сплавов пятикомпонентнойсистемы Ni-Re-Nb-Cr-MoКонцентрация элементов, ат. %№Твёрдость, HV 0,1сплаваNiReNbCrMoпри 1375 Кпри 1200 К1.81,01,98,51,96,7242,9 (1,2)320,2 (1,0)2.72,42,76,916,61,4226,2 (1,3)308,5 (12,1)3.80,65,89,71,91,9245,5 (1,2)286,2 (1,7)4.76,54,77,05,95,9227,5 (25,9)306,8 (28,8)Для трёхкомпонентных систем Ni-Nb-Mo, Ni-Cr-Mo, Ni-Cr-Re, Ni-Nb-Re, Ni-Cr-Nb,Ni-Re-Mo зависимость твёрдости от состава для однофазных никелевых сплавов(отожжены при 1375 К), и для двухфазных никелевых сплавов с одинаковойвыделяющейся фазой, которые получены в результате отжига при 1200 К, описывалисьуравнением вида:H = A*Zi2 + B*Zi + C,(3.7)где H – твёрдость, HV 0,1; Zi – относительная концентрация i-компонента; A, B, C –коэффициенты уравнения, представленные в таблице 3.19.Полученные графические представления проекций поверхности никелевоготвёрдого раствора в разделе 3.2 могут быть использованы в качестве системы координат(ось абсцисс в случае трёхкомпонентных систем) для построения диаграмм составструктура-свойство, позволяющих оценить изменение свойств сплавов в зависимости отсостава и структуры сплава.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
