npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922010390npe-296Research ArticleПерспективные конструкционные материалыPromising Structural MaterialsПрирода аномальных частиц (гранул) в быстрозакаленных PREP порошках – III. Многоуровневое исследование поведения бора и углерода в PM HIP компактах жаропрочных суперсплавов на основе Ni при горячей деформации и термообработкеThe Nature of Anomalous Particles (Granules) in the Rrapidly Quenched PREP-Powders – III. A Multiscale Study of the Behavior of Boron and Carbon in PM HIP Compacts of the Ni-Based Superalloys under Hot Deformation and Heat TreatmentШульгаА. В.ShulgaA. V.

115409; Москва

115409; Moscow

avshulga@mephi.ruНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation202213052024133222239Copyright © Шульга А.В., 20242024Шульга А.В.Shulga A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/296

   Наличие аномальных частиц (гранул) с существенно различающимися концентрациями микролегирующих элементов внедрения углерода и бора является важной характеристикой однородности состава быстрозакаленных порошков жаропрочных суперсплавов на основе никеля и коррозионностойких сталей, полученных PREP методом. Проведено детальное многоуровневое экспериментальное исследование поведения бора и углерода в PM HIP компактах супер сплавов на основе Ni при горячей деформации и термообработке. Прямые ядерно-физические методы активационной авторадиографии по углероду по реакции 12C(d,n)13N и трековой авторадиографии по бору по реакции 10B(n,α)7Li, металлографии, SEM, EDX и OIM использовались для выявления особенностей эволюции микроструктуры аномальных гранул в PM HIP компактах жаропрочных суперсплавов на основе никеля. Выявлено существенное влияние горячей деформации и термообработки на поведение бора и углерода в PM HIP компактах жаропрочных суперсплавов на основе Ni. Обнаружены и обсуждены существенные различия в эволюции углерода и бора. Предложена схематическая ТТТ-диаграмма для выделения боридной фазы в сопоставлении с выделением карбидной и гамма-штрих фаз.

   The presence of anomalous particles (granules) with significantly different concentrations of microalloying interstitial elements of carbon and boron is an important characteristic of the uniformity of the composition of rapidly quenched powders of high temperature nickel based supersalloys and stainless steels obtained by the PREP method. A detailed multiscale experimental study of the behavior of boron and carbon in PM HIP compacts of the Ni based superalloys under hot deformation and heat treatment has been carried out. Direct nuclear methods of activation autoradiography on carbon using the nuclear reaction 12C (d, n) 13N and track autoradiography on boron using the nuclear reaction 10B (n, α) 7Li, metallography, SEM, EDX and OIM were used to reveal the peculiarities of the evolution of the microstructure of abnormal granules in PM HIP compacts of high-temperature Ni-based superalloys. A significant effect of hot deformation and heat treatment on the behavior of boron and carbon in PM HIP compacts of high-temperature Ni-based superalloys has been revealed. Significant differences in the evolution of carbon and boron are found and discussed. A schematic TTT diagram is proposed for the precipitation of the boride phase in comparison with the precipitation of the carbide and gamma prime phases.

суперсплавы на основе Niбыстрозакаленный порошокPREP методPM HIP технологиягорячая деформациятермообработкаТТТ-диаграммаавторадиографияуглеродбормикроструктураNi-based superalloysrapidly quenched powderPREP methodPM HIP technologyhot deformationheat treatmentTTT diagramautoradiographycarbonboronmicrostructureReferencesIljin A.A., Stroganov G.B., Fatkullin O.Kh., Shulga A.V., and Martinov V.N. Structure and Properties of Rapidly Quenched Alloys. 2008. Moscow: Altex (in Russian).Iljin A.A., Stroganov G.B., Fatkullin O.Kh., Shulga A.V., and Martinov V.N. Structure and Properties of Rapidly Quenched Alloys. 2008. Moscow: Altex (in Russian).Perspective Technologies of Light and Special Alloys. Collection to the 100<sup>th</sup> Anniversary of the Birth of Academician A.F. Belov. 2006. Moscow: Fizmatlit (in Russian).Perspective Technologies of Light and Special Alloys. Collection to the 100<sup>th</sup> Anniversary of the Birth of Academician A.F. Belov. 2006. Moscow: Fizmatlit (in Russian).Shulga A.V. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 434. P. 133–140.Shulga A.V. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 434. P. 133–140.Kablov E.N. // Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. No. 1 (3). doi: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Kablov E.N. // Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. No. 1 (3). doi: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Vostrikov A.V., Sukhov D.I. // Tr. VIAM. 2016. V. 44 (8). P. 17. doi: 10.18577/2307-6046-2016-0-8-3-3Vostrikov A.V., Sukhov D.I. // Tr. VIAM. 2016. V. 44 (8). P. 17. doi: 10.18577/2307-6046-2016-0-8-3-3Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2020. V. 83 (9). P. 1339–1348.Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2020. V. 83 (9). P. 1339–1348.Amato K.N., Gaytan S.M., Murr L.E., Martinez E., Shindo P.W., Hernandez J., Collins S., Medina F. // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 2229–2239.Amato K.N., Gaytan S.M., Murr L.E., Martinez E., Shindo P.W., Hernandez J., Collins S., Medina F. // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 2229–2239.Chen G., Zhao S.Y., Tan P., Wang J., Xiang C.S., Tang H.P. // Powder Techn. 2018. V. 333. P. 38–46.Chen G., Zhao S.Y., Tan P., Wang J., Xiang C.S., Tang H.P. // Powder Techn. 2018. V. 333. P. 38–46.Shulga A.V. // J. Alloys Compd. 2007. V. 436. Nos. 1–2. 2007. P. 155–160.Shulga A.V. // J. Alloys Compd. 2007. V. 436. Nos. 1–2. 2007. P. 155–160.Kontis P., Alabort E., Barba D., Collins D.M., Wilkinson A.J., Reed R.C. // Acta Mater. 2017. V. 124. P. 489–500.Kontis P., Alabort E., Barba D., Collins D.M., Wilkinson A.J., Reed R.C. // Acta Mater. 2017. V. 124. P. 489–500.Kontis P., Mohd Yusof H.A., Pedrazzini S., Danaie M., Moore K.L., Bagot P.A.J., Moody M.P., Grovenor C.R.M., Reed R.C. // Acta Mater. 2016. V. 103. P. 688–69.Kontis P., Mohd Yusof H.A., Pedrazzini S., Danaie M., Moore K.L., Bagot P.A.J., Moody M.P., Grovenor C.R.M., Reed R.C. // Acta Mater. 2016. V. 103. P. 688–69.Zhang H.W., Wu Y.S., Qin X.Z., Zhou L.Z., Li X.W. // J. Alloys Compd. 2018. V. 767. P. 915–923.Zhang H.W., Wu Y.S., Qin X.Z., Zhou L.Z., Li X.W. // J. Alloys Compd. 2018. V. 767. P. 915–923.Hu X.B., Niu H.Y., Ma X.L., Oganov A.R., Fisher C.A.J., Sheng N.C., Liu J.D., Jin T., Sun X.F., Liu J.F., Ikuhara Y. // Acta Mater. 2018. V. 149. P. 274–284.Hu X.B., Niu H.Y., Ma X.L., Oganov A.R., Fisher C.A.J., Sheng N.C., Liu J.D., Jin T., Sun X.F., Liu J.F., Ikuhara Y. // Acta Mater. 2018. V. 149. P. 274–284.Moore I.J., Taylor J.I., Tracy M.W., Burke M.G., Palmiere E.J. // Mater. Sci. Phys. 2017. V. 682. P. 402–409.Moore I.J., Taylor J.I., Tracy M.W., Burke M.G., Palmiere E.J. // Mater. Sci. Phys. 2017. V. 682. P. 402–409.Radin I.V., Ryabova G.G., Perfilov V.V. // Nucl. Tracks Radiat. Meas. 1992. V. 20 (2). P. 297–300.Radin I.V., Ryabova G.G., Perfilov V.V. // Nucl. Tracks Radiat. Meas. 1992. V. 20 (2). P. 297–300.Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2016. V. 79 (13). P. 1536–1541.Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2016. V. 79 (13). P. 1536–1541.Shulga A.V. // Proc. PM Euro Congress. Basel. 2012. V. 4. P. 51–56.Shulga A.V. // Proc. PM Euro Congress. Basel. 2012. V. 4. P. 51–56.Xu J., Saeys M. // J. Catal. 2006. V. 242. P. 217–226.Xu J., Saeys M. // J. Catal. 2006. V. 242. P. 217–226.Xu J., Chen L., Tan K.F., Borgna A., Saeys M. // J. Catal. 2009. V. 261. P. 158–165.Xu J., Chen L., Tan K.F., Borgna A., Saeys M. // J. Catal. 2009. V. 261. P. 158–165.Xu J., Saeys M. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 4099–4106.Xu J., Saeys M. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 4099–4106.Kienl C., Leon-Cazares F.D., Rae C.M.F. // Acta Mater. 2020. P. 115743. doi: 10.1016/j.actamat.2019.12.047Kienl C., Leon-Cazares F.D., Rae C.M.F. // Acta Mater. 2020. P. 115743. doi: 10.1016/j.actamat.2019.12.047Cooman B.C. De, Estrin Y., Kim S.K. // Acta Mater. 2018. V. 142. P. 283–362.Cooman B.C. De, Estrin Y., Kim S.K. // Acta Mater. 2018. V. 142. P. 283–362.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.