npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.1134/S2079562919050221npe-96Research ArticleПерспективные конструкционные материалыPromising Structural MaterialsПрирода аномальных частиц (гранул) в быстрозакаленных PREP порошках – II. Многоуровневое исследование prep-порошков и пм гип компактов суперсплавов на основе Ni и коррозионно-стойких сталейThe Nature of Anomalous Particles (Granules) in Rapidly Quenched PREP Powders–II. A Multiscale Study of PREP Powders and PM HIP Compacts of Ni-Based Superalloys and Stainless SteelsШульгаА. В.ShulgaA. V.

Москва, 115409

Moscow, 115409

avshulga@mephi.ruНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation2020230420241113242Copyright © 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/96

Формирование аномальных частиц (гранул), с существенно отличным содержанием микро-легирующих элементов внедрения углерода и бора, характеризует неоднородность состава быстрозакаленных частиц порошков жаропрочных суперсплавов на основе Ni и коррозионно-стойких сталей, изготовленных методом PREP. Детальное многоуровневое экспериментальное исследование микроструктуры PREP порошков и ПМ ГИП-компактов суперсплавов на основе Ni и коррозионностойких сталей проведено с целью выявления особенностей микроструктуры аномальных гранул в исходном и консолидированном состоянии. Использовались прямые ядерные методы активационной авторадиографии по углероду, трековая авторадиография по бору, металлография, SEM, EDX и OIM. Выявлено существенное влияние углерода и бора на дендритную сегрегацию карбидо- и боридо-образующих легирующих элементов в аномальных гранулах. Установлены особенности поведения углерода и бора, определяющие формирование микроструктуры аномальных гранул и их сохранение в ПМ ГИП компактах.

The formation of anomalous particles (granules) with a significantly different content of microalloying interstitial elements of carbon and boron characterizes the heterogeneity of the composition of rapidly quenched particles of high temperature Ni-based superalloys and stainless steels powders manufactured by the plasma rotating electrode process (PREP) technique. A detailed multiscale experimental study of the microstructure of PREP powders and PM HIP compacts of Ni-based superalloys and stainless steels is carried out in order to reveal the features of the microstructure of anomalous granules in the as-received state and consolidated state. Direct nuclear methods of activation autoradiography on carbon, track autoradiography on boron, metallography, SEM, EDX, and OIM are used. A significant effect of carbon and boron on the dendritic segregation of carbide-forming and boride-forming alloying elements in anomalous granules is revealed. The features of the behavior of carbon and boron, which determine the formation of the microstructure of anomalous granules and their retention in PM HIP compacts, are established.

суперсплавы на основе Niкоррозионно-стойкие сталибыстрозакаленные порошкиPREP-ПМ ГИП методыавторадиографияуглеродбормикроструктураNi-based superalloysstainless steelsrapidly quenched powdersPREP techniquePM HIP methodsautoradiographycarbonboronmicrostructureReferencesIljin A.A., Stroganov G.B., Fatkullin O.Kh., Shulga A.V., Martinov V.N. Struktura i svoystva bystro zakalennykh splavov [Structure and Properties of Rapidly Quenched Alloys]. 2008. Moscow: Altex [in Russian].Iljin A.A., Stroganov G.B., Fatkullin O.Kh., Shulga A.V., Martinov V.N. Struktura i svoystva bystro zakalennykh splavov [Structure and Properties of Rapidly Quenched Alloys]. 2008. Moscow: Altex [in Russian].Kablov E.N. // Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. No. 1. P. 3. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Kablov E.N. // Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. No. 1. P. 3. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Amato 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. 22.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. 22.Shulga A.V. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 434. P. 133.Shulga A.V. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 434. P. 133.Vostrikov A.V., Sukhov D.I. // Tr. VIAM. 2016. V. 44(8). P. 17. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-8-3-3Vostrikov A.V., Sukhov D.I. // Tr. VIAM. 2016. V. 44(8). P. 17. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-8-3-3Shulga A.V. // J. Alloys Compd. 2007. V. 436(1–2). P. 155.Shulga A.V. // J. Alloys Compd. 2007. V. 436(1–2). P. 155.Chen G., Zhao S.Y., Tan P., Wang J., Xiang C.S., Tang H.P. // Powder Technol. 2018. V. 333. P. 38.Chen G., Zhao S.Y., Tan P., Wang J., Xiang C.S., Tang H.P. // Powder Technol. 2018. V. 333. P. 38.Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82 (9). P. 1263. [Shulga A.V. // Yad. Fiz. Inzhin. 2018. V. 9. P. 347].Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82 (9). P. 1263. [Shulga A.V. // Yad. Fiz. Inzhin. 2018. V. 9. P. 347].Zhao Y.S., Zhang J., Luo Y.S., Li J., Tang D.Z. // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 672. P. 143.Zhao Y.S., Zhang J., Luo Y.S., Li J., Tang D.Z. // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 672. P. 143.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.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.Divya M., Albert S.K., Thomas Paul V. // Welding in the World. 2019. V. 63. P. 1681.Divya M., Albert S.K., Thomas Paul V. // Welding in the World. 2019. V. 63. P. 1681.Choi G.S., Kim Young Ho, Kang S.S., Rye S.H. // Mater. Sci. Forum. 2007. V. 544–545. P. 331.Choi G.S., Kim Young Ho, Kang S.S., Rye S.H. // Mater. Sci. Forum. 2007. V. 544–545. P. 331.Ma S., Xing J., Fu H., Gao Y., Zhang J. // Acta Mater. 2012. V. 60(3). P. 831.Ma S., Xing J., Fu H., Gao Y., Zhang J. // Acta Mater. 2012. V. 60(3). P. 831.Zhou P.J., Yu J.J., Sun X.F., Guan H.R., Hu Z.Q. // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 491. P. 159.Zhou P.J., Yu J.J., Sun X.F., Guan H.R., Hu Z.Q. // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 491. P. 159.Zhao G., Yu L., Yang G., Zhang W., Sun W. // J. Alloys Compd. 2016. V. 686. P. 194.Zhao G., Yu L., Yang G., Zhang W., Sun W. // J. Alloys Compd. 2016. V. 686. P. 194.Chen Y., Zhang J., Wang B., Yao C. // Vacuum. 2018. V. 156. P. 302.Chen Y., Zhang J., Wang B., Yao C. // Vacuum. 2018. V. 156. P. 302.Ju T., Ding X., Zhang Y., Chen X., Chen W., Wang B., Yan X. // High Temp. Mater. Proc. 2019. V. 38. P. 498.Ju T., Ding X., Zhang Y., Chen X., Chen W., Wang B., Yan X. // High Temp. Mater. Proc. 2019. V. 38. P. 498.Kablov E.N., Petrushin N.V., Bronfin M.B., Alekseev A.A. // Russ. Metall. (Metally). 2006. V. 2006(5). P. 406.Kablov E.N., Petrushin N.V., Bronfin M.B., Alekseev A.A. // Russ. Metall. (Metally). 2006. V. 2006(5). P. 406.Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2016. V. 79. P. 1536 [Shulga A.V. // Yad. Fiz. Inzhin. 2016. V. 7. P. 138].Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2016. V. 79. P. 1536 [Shulga A.V. // Yad. Fiz. Inzhin. 2016. V. 7. P. 138].H. Mehrer. Diffusion in Solids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Springer Ser. Solid-State Sciences. 2007. V. 155.H. Mehrer. Diffusion in Solids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Springer Ser. Solid-State Sciences. 2007. V. 155.

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