СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ PM HIP КОМПАКТОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЫСТРОЗАКАЛЕННОГО PREP ПОРОШКА, И ПРОДУКТА, ПОЛУЧЕННОГО ПО ТРАДИЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ТИТАНА

Проведено сравнительное исследование особенностей структуры PM HIP компактов жаропрочного α+β сплава на основе Ti, полученных с использованием сферических частиц быстрозакаленного PREP порошка (гранул), и аналогичного продукта, изготовленного по традиционной технологии. Многоуровневое исследование микроструктуры PM HIP компактов и аналогичного продукта, изготовленного по традиционной технологии, выполнено методами металлографии, SEM, TEM, EDX и OIM. Выявлено влияние вакуумной термообработки и температуры HIP консолидации в областях (α + β)- и β-фазы на закономерности формирования структуры PM HIP компактов жаропрочного сплава на основе титана. Особенности микроструктуры, такие как пластинчатая, бимодальная микроструктура, размер зерна, выявлены и подробно изучены в PM HIP компактах и в образцах продукта, полученного по традиционной технологии. Обнаружено и детально изучено экстремальное поведение значений коэффициента распределения легирующих элементов между α и β фазами (k_d) в продукте, полученном по традиционной технологии, по сравнению с PM HIP компактами. Анализ полученного результата, в сопоставлении результатов сравнительного исследования структуры и свойств PM HIP компактов, полученных с использованием быстрозакаленных PREP порошков, и изделий, полученных по традиционной технологии из коррозионно-стойких сталей и никелевых суперсплавов, позволил сделать следующий важный вывод. Скорость охлаждения при затвердевании является доминирующим фактором в формировании окончательного структурно-фазового состояния (состава α и β фаз в сплаве Ti) и, следовательно, является ключевым наследственным технологическим параметром, определяющим структурно-фазовое состояние и повышенный уровень механических свойств PM HIP компактов по сравнению с продуктом, полученным по традиционной технологии.

1. Leyens Ch., Peters M. (Eds.) Titanium and Titanium Alloys. Fundamentals and Applications. 2003. Weinheim: Wiley-Vch Verlag.

2. Guo R.P., Xu L., Wu J., Yang R., Zong B.Y. // Sci. Eng. A. 2015. V. 639. P. 327. https://doi.org/10.1007/s11837-019-03612-7

3. Shulga A.V. An Investigation of the Microstructure and Mechanical Properties of the PM HIP Compacts of the High Temperature Ti-Based Alloy Fabricated Using the Rapidly Quenched Powder Produced by PREPTechnique. Proc. Euro PM 2020: European Conference on Powder Metallurgy. 2020.

4. Guo R., Xu L., Zong B.Y., Yang R. // Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). 2017. V. 30 (8). P. 735.

5. Zhang K., Mein J., Wai N., Wu X. // Metall. Mater. Trans. A. 2010. V. 41. P. 1033.

6. Lu S.L., Todaro C.J., Sun Y.Y., Song T., Brandt M., Qian M. // J. Mater. Sci. Technol. 2022. V. 113 (20). P. 14–21. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.10.021

7. Ng C.H., Bermingham M.J., Yuan L., Dargusch M.S. // Acta Mater. 2021. V. 224. P. 117511. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117511

8. Oak J., Inoue A. // Mater. Sci. Eng. A. 2007. V. 449451. P. 220–224. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.02.307

9. Amherd A., Frykholm H. R., Ebel T., Pyczak F. // Adv. Eng. Mater. 2017. V. 19 (6). P. 1600743. https://doi.org/10.1002/adem.201600743

10. Paramore J.D., Fang Z.Z., Sun P., Koopman M., Chandran K.S.R., Dunstan M. // Scr. Mater. 2015. V. 107. P. 103–106. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2015.05.032

11. Liu L.H., Yang C., Kang L.M., Long Y., Xiao Z.Y., Li P.J., Zhang L.C. // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 650. P. 171.

12. Sun P., Fang Z., Zhang Y., Xia Y. // // J. Minerals Met. Mater. Soc. 2017. V. 69. P. 1853. https://doi.org/10.1007/s11837-017-2513-5

13. Lupis C.H.P. Chemical Thermodynamics of Materials. 1983. New York: North-Holland.

14. Mittemeijer E.J., Slycke J.T. // Surf. Engin. 1996. V. 12 (2). P. 152. https://doi.org/10.1179/sur.1996.12.2.152

15. O’Kelly P., Watson A., Schmidt G., Galetz M., Knowles A.J. // J. Phase Equilib. Diffus. 2023. V. 44. P. 738–750. https://doi.org/10.1007/s11669-023-01066-8

16. Wakelkamp W. J. J., van Loo F. J. J., Metselaar R. // J. Eur. Ceram. Soc. 1991. V. 8 (3). P. 135–139. https://doi.org/10.1016/0955-2219(91)90067-A

17. Kelkar K., Mitchell A. // MATEC Web Conf. 2020. V. 321. P. 10001. https://doi.org/10.1051/matecconf/202032110001

18. Shulga A.V. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 434. P. 133–140. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2012.11.008

19. Shulga A.V. // Proc. World PM2022 Congr. and Exhib. 9–13 Oct., 2022. Lyon, France. High Temperature Applications. P. 1–6.

20. Шульга А.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2024. Т. 15 (2). С. 116–132. [Shulga A.V. // Phys. At. Nucl. 2023. V. 86 (9). P. 1998–2012. https://doi.org/10.1134/s1063778823090235]. https://doi.org/10.56304/S2079562923010268