Введение к работе
Актуальность работы. Детали многих современных машин работают а сложных условиях одновременного воздействия внутренних напряжений, быстрых ТЄПЛ0СМ8Н и высокочастотной вибрации. Перед металлофизикой постоянно стоят задачи повышения механических характеристик и продления срока службы используемых в этих конструкциях металлов. Традиционными методами улучшения прочностных характеристик металлов являются различные термомеханические и махшико-термичаскиа обработки, которые приводят к существенному изменению макроскопических размеров и форш деталей. Поэтому эти методы на могут, применяться для обработки готовых* изделий. Поиски других методов повышения прочностных характеристик привели к использованию для этих целей интенсивного ультразвука и термоциклирования.
Ультразвуковое облучение и тармоциклирование создают широкий спектр структурных состояний, вызывающих как отрицательное, так и -положительное изменение механических характеристик металлов и сплавов.Известно, например, что и циклическое тепловое и ультразвуковое нагружения могут вызвать усталостные явления в металлах. Однако, применяемые в оптимальных режимах, эти знакопеременные нагрукения могут оказать упрочняющее воздействие с одновременной релаксацией внутренних напряжений, что в комплексе создает предпосылки для формирования равновесных структурных состояний, ШЕыяащкх жаропрочность металлов. Характер формирования структур сплавов существенно осложняется, если при знакопеременном нагружении параллельна с процессом накопления дефектов кристаллического строения и различными диссипативными процессами имеет место изменение фазового состояния материала (например, распад твердого раствора и др.). Возникающие п процессе обработки избыточная концентрация вакансий и повышенная плотность дислокаций влияют на кинетику изменения фааового .состояния, следствием чего может стать существенное изменение механических свойств сплавов. Имеющиеся в литературе данные, зачастую противоречивые, не позволяют составить целостное представление о дефорк.ч--ционшх процессах в металлах, протекающих при тармоциклировашш и ультразвуковом облучении, что можно объяснить как сложностью вт;гг процессов, так и отсутствием необходимых моделей к механизмов, учитывающих специфику знакопеременного кагруквния и обусловленных им-явлений. Изучение общих закономерностей и специфических особенностей протекания микропластической: деформации и формирования структурных
-"5-
состояний при термоциклироввнии и ультразвуковом облучении очень важны, поскольку они позволяют выработать алгоритмы управления про-цессами структурообразования с целью достижения максимальной работоспособности ответственных узлов и деталей машин.
Изложенное определяет актуальность работы, в основу которой положены результаты исследований, выполненных автором в 1965-93 гг. в соответствии с планами научных исследований, хоздоговорных работ и конкурсного проекта "Новые литые жаропрочные сплавы на никелевой основе с повышенным сопротивлением ползучести и повышенной усталостной прочностью для лопаток авиационных ГГД" по программе "Новые металлические материалы для авиационной и космической техники" ГКНТП Украины.
Цель работы состояла в исследовании кинетики и механизмов формирования структурных состоянии и высокотемпературного упрочнения ГЦК-металлсв и сплавов вследствие ультразвукового облучения и термо-циклическсй обработки в различных режимах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- исследовать кинетику накопления дислокаций и особенности суб-
структур монокристаллов ГЦК-металлов, формирующихся при термоцикли-
ровании и ультразвуковом оОлучении;
- изучить характер деформационных процессов и механизмы гене
рации дефектов кристаллического строения при ультразвуковом облуче
нии стареющих сплавов на основе ГЦК-металлов с различным состоянием
мои^азных границ;
- исследовать влияние термоциклической обработки и ультразву
кового облучения на дислокационную структуру, внутреннее трение и
плотность жаропрочного литого никелевого сплава.
- исследовать влияние предварительной термоциклической обра
ботки к предварительного ультразвукового облучения на сопротивление
высокотемпературной ползучести ГЦК-металлов и дисперсионно-твердею-
цих сплавов на их основе и еыяеить взаимосвязь характеристик жаро
прочности с характером структурных состояний формирующихся при ука
занных предварительных обработках.
Научная ноьизна работы состоит в обкарухешш ряда неизвестных ранее эдиктов, явлений, структур, выяялении новых закономерностей и корреляций; предложены ноше модели и механизмы одических прецессии в кристаллах. В работе впервые:
- установлен^ сходство кгагетик возрастания плотности дислокаций
- і
в монокристаллах ТВД-металлов в зависимости от времени ультразвукового облучения ігри амплитудах дефзркщрт, ггрвшшаїщих некоторую кр; -" тичэскую, и от числа термических циклов, осуществляемых в местком режиме (например, в режиме многократной закалки);
- показано,что при ультразвуковом облучении в режла deryiuaj,
продольных волн с амплитудами деформации, правшізщих некоторіи по
РОГОВУЮ, ПрОЦВССН СК0ЛЪЖ8НИЯ И рааМНОЕвНИЯ ДИСЛОКИЦИЙ В MoRf;KC\Ic-
таллах алвккния происходят преимущественно в плоскостях скиль'/еши, параллельных направлению распространения ультразвука в кристалле. При совместном действии ультразвукового иОлученяа и сїьї»ч6снііх. напряжений, величина которых ыоает быть существенно ниже предела ї«ку-чести монокристалла, выбор системы плоскостей скольжения определяется статической нагрузкой и не занизит от направления распространения ультразвука, роль которого в последнем случае сводится к активации процессов скольжения и размножения дислокации в уже определившихся плоскостях скольжения;
- установлено,что предварительное ультразвуковое облучение в
оптимальном регяме {как и оптимальная степень тгредвЕрительной плас
тической деформации) и посладущий полигоикзациочшй отнкг РЦК-ке
таллов в температурном интервале реализации, дислокационной ползу
чести создают в этом интервала з зависимости от времени ультразву
кового ОбЛучеКЛЯ (ОТ СГЄКОГСІ Предварительной ШІЗСТИЧЗСКОД Xf.fClitAH-
ции) одну область субструктурного упрочнения для металлов с к.-.акой энергией дефектов упаковки (капркмзр, медь) и две области суб.:трук-турного упрочнения для металлов с высокой энергией дефектов УПЧКОВЛІІ (например, а длящий);
установлено для твердых растворов Al-1,9 вес.Ж Mg и Al-3,2 bgc.S Kg, что обо области субструктурного упрочнения смещены в стороні' малых степеней предварительной деформации по сраЕньнаы п облч>.;-тями упрочнения, обнарукенными в чистом алкшши. При этом смещение тем больше, чем выше содержание Ug а А1 (в пределах растворимости);
исследовано действие ультразвукового облучения на состояния когерентних меифазних границ; на сплсве 0u-3,G е&с.ї Ті показана, что удьтразЕуховав облучение с ЕкплатудоЗ деформации 1Q~J при гелии ратурах, близких к комнатным, где диффузионные процессы ззторчо»-іш, вызывает срыв когерентности (на рентганогрлмма:: исчезают сателлиты и появляется дифракционная линия от промежуточной тетрагональной а*-фазы), который происходит по механизму микросднига и наиболее напряженных участках кристаллической рохетка, каковыми язляятск гага-
рэктные межфазкыэ граница, если уровень когерентных напряжений достаточно высок; самопроизвольная потеря когерентности в этом сплаве происходит при гораздо более высоких температурах, в интервале 743-773 К, где диффузионные процессы способствую; выделению промежуточной тетрагональной а'-фазы; ультразвуковое облучение в этом температурном интервале ускоряет релаксацию когерентных напряжений путем сильней фрагментации матричной фазы.
- показано, что срыв когерентности кристаллических решеток матричной и избыточной фаз при ультразвуковом облучении сплава 0и-3,5вес.8 ТІ (параметр структурного несоответствия кристаллических решеток матричной и избыточной фаз в этом сплаве значителен и составляет б =1,9) как при комнатных температурах, где диффузионные процессы заторможены, так и в температурном интервале 743-773К, где диффузионные процессы содействуют релаксации когерентных напряжений, сопровождается существенным приростом плотности дислокаций и 20Ж~ным возрастанием твердости сплава. Релаксация когерентных напряжений в процесса ультразвукового облучения стареющего сплава А1-2,8вес.Ж Li при различных температурах не приводит к заметному упрочнению сплава, что, обусловлено низким уровнем когерентных напряжений вследствие малой величиной парамэтра структурного несоответствия в этом сплаЕэ, йт=0,08%;
показано, что ультразвуковое облучение с амплитудой напряжения ~80 fffla в процессе старения сплава А1-2,8вес* Li в температурном интервале 523-S53K приводит к замедлению процесса коагуляции когерентных упорядоченных выделений С'-фззы (AL3Li). При одинаковых временных выдержках в указанном температурном интервале в состаренных под действием ультразвука образцвх размер выделений оказывается в 1,4-2,3 раза меньше по сравнению о состоянием, полученным старением без,воздействия. Последнее, по-видимому, обусловлено ускоренной ультразвуком релаксацией когерентных напрязкений, являющихся движущей силой процессоЕ роста и коагуляции когерентных выделений избыточной фазы. Уменьшение склонности выделений к процессу коагуляции при повышенных температурах является свидетельством стабилизации структурного состояния сплава и стабилизирующего характера ультразвукового воздействия на стареющие сплавы;
при исследовании температурной зависимости внутреннего трения закаленного сплава Си-3,5вес.Ж Ті, предварительно облученного ультразвуком (амплитуда напряжения 3=150 Ша) обнаружен большой максимум в температурном интервале 423-623 К. Исследование возврата внут-
-ь -
раннего трения в этом температурной интервала югЕолклг. тачполкті. величину, его энергии пктивчгога, окэяатаутея рявнг? 0,?э3.т "~о йлтз:-і«: к, известной из литератур.!, ілчлетиіс sueprsK cbkl-гд злкзнсмі .--і',риотал.'зїЧБскоГі рецотао твердого расгиора на основе Ои с лнгирутаем атомом Гі. Предполагается, что атомно-взкрксиэнииэ каїьлькси, о0р:>-зоваеалесн при ультразвукове:» облучэнла, способпн пореоржгггцроьа-ться пол дэйсткгем пзрз:.:пкншс напряжений із mr.->'J<->'.-«> щм-эр-ни-.-' зцут-рылюго трьная, выгивая его возрастание.
- устшювлеію, что оптимальное число термических циклов, осу-
1НХ Н1*КИЛ«ПЫ.Т СЛЛЯЯГЇЗ, НО ЯЗ ВИЗІШПЗг^І НІ ДС-ЇСрїіЗДСіиІиб уіІІ/йЧпс—
низ, приводит к сущэствепноиу (на -5-3) увеличении их долговечности при внcoкoтe^лIвpaтypнoй ползучести и 10-кратному увеличвнкп долговечности при усталостном нягругэнии.
Научные пояоааиия. виисс-шые на зааату ї-
1. Предварительное ультразвуковое облучение в оптимальном рехгаде (как и опттлальная степень предварительной пластической де-
"ллїацггЛ і: по^лрдупчиЗ поліїганиаацкоіяк-.'й стггтт ГіДг-^от&.слсь и там : .ратурнсм инторнэло рєяллігацкк дч^лохацкокней п.'.ізучиглг. иоедг'^т :.
ЭТОМ ІТНІбр^ЙЛв 1?. ЗЗПНСИМССГП ОТ ^tJHtTOJT:^iiO 1-ГіЇ \^Ьі'рЛй~','Ки-:..ЗГС OO^V'.'.-;--
ииг. (от степени предварительной г-лг.стігаеокой д-^ормада) одну сс-.ізсп, суоструктурпого ^гфочнчнкя для -кт^длсг: с л^ксЛ ^-іі^ргг-х-ії ?><--
фвКТІП У'ІЙКОЗКН (Н.'ШрКМер, МвДЬ) Л ДЭЗ ООЛІЗСТЇГ ОУОПТРУКТ: ргіОГО VIIj.vj-
чг.екия для металлов с высокой янергпой д-тфоктої: упаковки Kanp;v«-p, адюмший.
2- Срыв когерентности кристаллических решеток матричной и избыточной 33 ПЛИ уЛЬТрЯЗРуоВОЧ ОблуЧе^ТГ "ІТПрОГГ^ПХ СТТЛПБОР ггііграь ;ї.
дается 7'?;.! Г'ояылж приростем плотности дислокаций :- упрочнении on.nv
:;aL, чей гішо уровень когиреиїшх напряжений до ультразвукового
облучения. "**
3. Ультразвуковое облучение в оптимальних ре валах етаропзих
гг.т,п~~гз. П5 основа ГПК-ь-.йталкпЕ екк;і;?07 р^аакоаци' БН7тр:м;:-гих пси рггатсій, вследствие чого nponcxo,".-iv сгйоллизеуш дислокацію»; я
Структура, уменьшается СКЛОННОСТЬ ВНДЭЛ9ЯЯЙ ЯЗЛіТС'ІЯО* фЗЕУ ч коагуляции ітрн повшіюгашх температурах, что в комплекс» пр'шодкт к с^ліУл-ігсл стабильних структурних состошшй, повшаакдах ресурс жаропрочности этих сплавов.
4. Оптимальное число термических циклов, осуществляемых в f.yir-
~- 7-
ком режима, увеличивающих плотность наропрочных литых никєлєбнх сплавов, но но вызывающих их деформационное упрочнение, приводит к существенному увеличению долговечности при высокотемпературной ползучести (на ~50%) и 10-кратному увеличению долговечности при усталостном нагружении этих сплавов.
Нзучпдз; и практическая данность работы.
Решена актуальная научная проблема, заключающаяся в научном обосновании применения термощгклической обработки и ультразвукового облучения для повышения ресурса жаропрочности ГЦК-металлов и даспер-сиоино-твврдапцих сплзеов на их основе, предназначенных для експлуатацій в условиях высоких температур.
Предложена новая схема ультразвукового облучения металлов, в соответствии с которой разработана и изготовлена оригинальная установка для ультразвукового облучения металлов, позволяющая контролировать в процессе ультразвукового облучения уровень интенсивности ультразвуковых колебаний и качество акустического контакта между облучаемым образцом и ультразвуковыми волнозодами. Качество и надежность акустического контакта обеспечивается специально разработанными электромагнитными устройствами, работающими на постоянном токэ. Методика предусматривает нагрев облучаемого образца,с волноводами как печью сопротивления так и пропусканием электрического тока бодьпой силы. ~
Разработаны реЕкш термопластической обработки, включающей предварительную пластическую деформацию/ (или предварительное ультразвуковое облучение^ ) я пдслвдукщйТЕЕлигонизащюннии откиг для повы-сения сопротивления Ползучести-меда и алгишшя. Разработаны реижы термоудьтразвуковой'обработки, .промышленного алюминкоЕига сплаЕа АКЧ-1, применяхзщэгоон' для .изготовления поршзй в дизельных даигате-лях, с целью повкаения йго.каропрочности. Показано, что ультразвуковое облучение при комнатках температурах закаленного на твердый раствор сплава АКЧ-1 и последухцее искусстззнное старение при температуре 460 К приводят к увеличению его долговечности при высоко- температурной ползучести в 2 раза. Существенный прирост долговечности имеет место после ультразвукового облучения при температуре искусственного старения 460 К"в оптимальном ревимэ закалеянного па ТЕврдаЯ раствор сплава АКЧ-1.
В данной диссертационной работе показано, что термэцикличвская обработка в ssctkom режиме эффективно влияет на дислокационную
никелевых сплявчт, Не кчроттрочном литом никвлвнс-ч сгг.трне ВУ.Т-'З.У, і.; :'.ч.;і)н!їдїгмся для изготовления лопаток газогурйиикк:: д.'зигг-Д'елбП П'Д п-иизаио, что оптимальное число тврмоциклов, уволичивамцви плотность .'.і*г"'і 'j .'IP. in.:, к;: ипи^чажщое его дофорчоцзсж'тас; vnre'jawnje. тір^ііі :;j:; к і:.у>;>;сїі-і;;нь,му ,у,у:-личению &ксял/атацно»інііх характерлс-піч. Тііг, долговечность при высокотемпературной ползучести (жаропрочность)
TtpfAujopaooTOK, предусмотренного ныне существующей технологией ИЯГО--товления лопаток ГТД.
Стендовые испытания лопаток ГТД на усталостную прочность показали, что при одинаковой еоличинє переменных напрязеппй, равной 230 МПа, усталостная долговечность термоцшшфовгнных лопаток в 10 и более раз превышает таковую после стандартной термообработки.
Тагам образом, в данной диссертации показано, что ультразвуко-т!".п г*.--;"ргг,~ и тер-моцйклхческЕя обрзЗоткя йіі.чяіі'їі!:-*. ї:вргіі(;к'г;'.г.;г;'.%; у.-.-тодаг.! пайііа.^ніі)1. комплекса механических спойотв мчтчлл^р. ь
Лгінуй_вклад..пвтрр_а_. Б диссертации ойоОдани результати iv.-.'tji;;-нишіі, EiiiiojaiL-iiiiiix а&посредстЕйшю автором или под его рукешодихоим с участием ряда сотрудников. В последнем случае автором ипоинвпда-
л.;.":. it.-.'..T::!-:';EKft pac-iTij, форму лирм-. злись і.ели, а^дііч;і и де.п;:...
Непосредственно автором разработана методика ультрвзвукового облучения металлов, выполнены экспериментальное исследования с при-
р-.'і^ідіиї ij-.-vvr-'K гг. Коргу--Барр"ту, м- Г'^лл^гтд-;?:;:; н-ц,',-; чі:;!П ;*:: .'".:,. кй'іомгіара'і'урную иолзу честь, твердости я лашротвердости, прадложвш
НОРІЇ?: М'Д-.-ЛИ И ljKLJ.;i4»i:Kl'.« ЬЙХ'ШН.ІР.іі ЬП^рІ'У.'і .ібНЦруЖ."І.Ч:Н>. іі:"': :.'''. ,"
Ь';тт:;-:та, icuifi 'і-рактокка виервне ^Си.чруя^шых :^иіі^ь:;д а;ь:л„и;.і, наблюдзидихся в предварительно деформировашшх, а такжэ в предварительно облучешшх ультразвуком алшилии и твердих растворах йлгии-нип-магкиа. Среди прочіа автору прин&длохат такжэ трактовки ыщжт
обнаруженного щи наполнении диссертационной работы эффекта уплотнения литих жаропрочных никелевых сплавов при мягком термоциклиро-впкаи.
Разделы 5.1 и 5.2 гшолнены совместно с.к.ф.м.н. Березиной А.Л. 5.3, 5.4 и 7.3 - совместно с к.ф.м.н. Кажевской О.Н., 5.5 - совместно с к.ф.м.н. Трофимовой Л.Н. Апробация работы Основные результаты работы докладывались и Осуждались на: Всесоюзной акустической конфэреиции, Москва, 1968 г.; ХХШ Научной сессии по проблеме жаропрочности сплавов, Москва, 1969 г., 6 Всесоюзной конференции по прочности и пластичности, Куйбышев, 1977 г., 2 семинаре "Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагрукения, Киев, 1978 г., IV Всесоюзной научно-технической конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов, Москва, 1979г., Всесоюзной научно-технической конференции по ультразвуковым методом интенсификации технологических процессов, Москва, 1979 г., Всесоюзной научно-технической конференции "Прочность и шіастігшость материалов в ультразвуковом поле", Алма-Ата, 1980 г., Международном симпозиуме по проблеме "Прочность материалов и элементов конструкций при звукоЕых и ультразвуковых частотах нагружения", Киев, 1994 г., школа--семинаре "Применение ультразвуковых колебаний в технологии", Киев, 1982 г., Всесоюзном семинаре "Рентгенодифракционные исследования объемных искажений в кристаллах", Одесса, 1986 г., IV Всесо-юзнэй научно-технической конференции "Ноеыв конструкциошше стали и сплавы и методы кх обработки для повышения надежности и долговечности изделий". Запорожье, 1939 г., Всесовзном семинаре "Влияние термо-циклкчэскоя обработки на структурное состояние и механические свойств?, металлов и сплавов", Киев, 1987 г. Всесоюзном семішаре "Динамическое рассеяние рентгеновских лучэй в кристаллах с дшіамическіаш и статическими искажениями", Me гри Ap-i.COP, 198-У.
Публикации. Основный результаты диссертации опубликованы в 32 работах, две из которых яелявтся авторскими свидетельствами, а две -reniiCHNai докладов конференций. Все результаты опубликованы в Бедующих научных журналах Украины, быЕсего СССР, з также в сборниках к трудах конференций.
Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, основных результатов и выводов, перечил ксполь-зовйнлоЯ литературы и прилоаеїшя. Работа изложена ка..'.стрлницпх машинописного текста, ':од?рмгт в себеіі? рисунков к-/ таблиц. Перечень
- I ;..
литературы состоит кг. 369 наименований, отечественных к зерубааиых авторов.
ССКС2ІІ0Е С0Д212ДШЇЕ ГШШ»
'Зо пведаики ;; диссертации обоснована актуальность высршсшю направления исследований, еформулітровзкн ц*-ль її и^дачи, .vrysroiui научная новизна, іт].;:е9Д5ні* осноюше полонення, выпоенные и.ч защиту, нау'іка.і и практическая значимость полученных результатов.
JB первра глава дан краткий об^ор рг<^? -- ~zzzzzz 7симлшс&ыи
ЦШІЛІІрОЬііШШ Л Мй*Ми»Чн(ЖОГО ЦИХ.ІИрОЕЇЇТПТГ: С уЛХТрСЗНуїіиІіОЙ ЧЗіЛиї'Оіі
на структуру и свойстеэ кристаллических материалов. Кагдая из этих обработок довольно специфична, однако характер изменения свойств металлов после обеих обработок во многом cxos. Показано, что ультразвуковое облучение и тормоцнклическая обработка могут вызвать упрочнение отохкетшх и рззупрочвение предварительно пластически деформированных металлов, активируют диффузионные процессн а сплавах, вызывает релаксацию внутренних ЯЕпрятанпй, а при достаточно чнтєнєйніінх. режимах сбо обработки пргозедят г. усталостному разрушщез мйтери.чл;.. За последние годн суг;естЕ-";ш:о продвинулось понимание 4иаическ;:х щк, цессов, сЕгзэпъих с раосеккном зііарі'іїи вниокоамгинтудт»^ удьгрузлу-копих колаС-Ений н кристаллах. В раоотьх У.М.Мачоиа, іі-.А.Їяп.,:іНіі.")й, В.Ф.Казанцева, Й.Я.йпшпа, И.Ф.Смелиякщ.'КО, А.З.Ситэако, Е.Ланге-.ек-керп, И.А.Гшджи, Й. U. Неклидокя, В.Т.Трощенко, Ь.П.Оеьорд^іїко, Ь.В.Клубовкч к др. ;:сслодовйно внутренней троні-е, опуиловченноэ дни-пеняем и размножением дислокацій, выявлены г.екоторые ооа'знногти формируппвйся при атом дислокационіюй структуры, а такта изучена
ВПИЯНИЄ "ЯТвНСТПЯТПХ УГЬТрЛЗБГМ,>ИХ КОЛ-ЭбаНИи Eh Д!/і/^;/г;ик і.'ИЛіі іЦ';-
цесои із «нтолдах. К нт-стопие^у Ероідзич сло.ал./.'.ь ui:,\',e:.^::tua^. ч-ь: размножение дислокаций в кристаллах под действием интенсивных ультразвуковых колебаний происходит по механизму Франка-Рида по всем многообразия его реализации а деформационном процессе (двойное по-пер-сі'-іксе сколыэтниз, оСра:'.сл,-:.-:лзе Н-,>.и?-',о:.»л'Лії- « ::^.), :to и ob:.".;'-ел ;?з основу up к !ладзл>і;л)і-,апіте i„'iau.oij,:./i;-i0,.'::- .i.'-'.'CTiv.'o.vx',; „і-'і'-ї-^-ции кристаллов з удт.трпЕяуксг.ем Тіогм 'Н.Д.Тлііу.-г;шм, й.і:.к.';й.-л>;'і-Лі екай). Однако 'лестриментально недослало г.сс'.-идоьв.чо і'а::.'.::чи'і дао локационных структур, формирующихся в условиях стоячей и бегущей ультразвукових волн. Исследованиями А.В.Кулемиий показано, что диффузионные процессы ускоряются ультразвуком, если амплитуда перокон-
-и-
ішх напряжений превышает некоторое пороговое значение.
В обзоре дана классификация термических напряжений, возникающих при термоциклировании металлов и сплэеов. Показано, что термоцикли-чоская обработке в оптимальном режиме может визвать увеличение плотности дислокации в металлах и их упрочнение, которое некоторые авторы назцЕаш термическим наклепом (м.Ы.Штейнберг, Г.А.Трифонов). Л.Б.Тихоновым теоретически показано, что одиночные дислокации и малые дислокационные петли в процессе термоциклирования имеют тенденцию пєремевдаті.сн нэаазисимо от знака вектора Бюргерса преимуществан-но к свободной поверхности, что связало со значительным елияниэм сил изображения з приповерхностных слоях материала. Это объясняет резу-зультатц тех экспериментальных работ, в которых показано, что термо-циклировіашв предварительно пластически деформированных металлов вызывает их разупрочнение. Л.В.Тихонов с сотрудниками экспериментально наблюдали размножение дислокаций в приповерхностных слоях монокристалла Се по механизму поперечного скольжения. Известно, что циклическая тепловая нагрузка, возникающая при остановках и запусках реактивных двигателей, а также при переходах о одного режима на другой, резко, снижает время работы лопаток газо-турбинных двигателей (ГТД). В связи с этим, исследование влияния термоциклической обработки на структуру а свойства жаропрочных сплавов, применяющихся для изготовления лопатой, является особенно актуальным. В работах отечественных и зарубежных исследователей отмечается, что термическая усталость является основной причиной образования трещин на сопловых и рабочих лояаткаг. ГТД. Однако, влияние мягкой термоцккличвской обработки на структуру г свойства карспрочных никалешх сплавов исследовано недостаточно. Работы В.С.Биронта по исследованию влияния ультразвукового облучения и їермоцикличвской обработки на структуру z свойства про-ишаленназ; сталей п сплавов способствовали совершенствованию технологии их улрочняпдих обработок.
Во второй глава праводены методические разработки, осуществленные автором, связанные как с особенностями ультразвукового облучения металлов и сплавов в твердом состояний, так и рентгеноструктуртшми исследованиям (например, макронапряжений) в поверхностных слоях полуфабрикатов, деталей п элементов силовых конструкций. Автором разработана установка для ультразвукового облучешіл металлов, в которой, в отличие от традиционно использующейся методики (11 применяется не один, а два магкитострикционпых преобразователя, расположенных навстречу друг друї'у и подсоединенных к одному источнику
электромагнитных колебаний (ультразвуковой генератор УЗГ--І0М). При одновременной работе обоих магнитострикторовв металлический образец расположенный мэяду нт.т, посредством специально рассчитанных водно-аодов попадают две, распрострзняшиеся навстречу друг другу оэгусиь волны, которые, суммируясь, образуют стончуп 'волну. Предложенная схема ультразвукового облучения позволяет существенно увеличить мощность ультразвука, воздействующего на структуру обрабатываемого игз-тариала. В случае работы только одного из преобразователей, второй может быть использован как приемник ультразвука прошэдаш'о через образец. При этом в обмотке встречного (приемного) преобразователя зч счет эффекта обратной мвгнитоиршщки возникает амктуіод,тг*утвдя саля по величине которой мовно судить как о постоянстве интенсивности ультразвука в процессе облучения, так и о качество акустического контакта меяду образцом и волноводами. Акустический контакт обеспечивается путем прижима головок образца к торцам ультразвуковых волноводов с помощьп специально разработанных, електромагнитвнх устройств, а сила прижима регулируется величиной постоянного тока, пи-тапдего электромагниты.
Для проведения рвтптэкоструктурных исследований например из?.-е рения «акронапряхоний в поверхностных слоях отдельных деталей (нанр. лопаток ГТД), подвергшихся различным механически, или тор.кчеенш.! обработаем (цалр.териопдклмроаардга! автором йиля сконструирована рентгеновкая камера, которая была изготовлена на Киевском «еханичео-ком заводе, где и была внедрена (акт внедрения н рчадэла "Притоке-шю" диссэртсцик). На К?ЛЗ камера использовалась с рентгеновской трубкой от аппарата УРС-0,02 для исследования г.'пкронаиряярниа в яе-каторых отдельных деталях, а также в элементах конструкции крыла (центропланов) при проведении отатическгх ксгатггпт* гагл-латос. ";:-
СЛЭДСБИНИе ДайСТВКЯ уЛЬТратауКОіГОГО ОбЛуЧеНИЯ i: ТОрГ.іОЦГіУ-ЛИЧ^ОК'-Л
обработки на даслокацкпаауа структуру Щі-металлов проводилось на монокристаллах влшнния. и меди. Выращивание монокристаллов алплишп чистоте (99,999 вес.ЖАІ) осуществлялось методом Брздамена на орага-няяьной уптйжгатте, Лотлрзп по з зали л і: тскже внра^геать I'/jHospi-.^'fi-ij' j под действием ультразвука, :| таклн производит.1; ультрчзйукоЕ';о о-: чу чеше выраженных монокристаллов при пот^гааннн* температурят т» у сит пнях вакуума. Влращвачие монокристаллов мідії (чистота 99,9 ьис. % Gu) осуьй. -лялась методом ".охрадьского.
-t"5-
Исследование дислокационной структуры монокристаллов А1 и Си до и после ультразвукового облучения и термощяимческой обработки проводили с использованием комплекса рентгенографических, а также металлографического (по ямкам травления) методов. Одним из основних инструментов рентгеновских исследований служил двухкркстальныя спектрометр на базе гониометра ГУР-4. На его осново приминяли диф-рзктомотринеские методы исследования: запись кривих качания, измерение распределения разориентировок в различных направлениях. Ос-ковшлли ко-годами изучения субзеренной (блочной) структури била рентгеновская топография по Бергу-Баррету и метод ямок травления.
В третьей главе представлвнті результаты исследования влияния ультразвукового облучения и термоциклической обработки ны дислокационную структуру монокристаллов алюминия и меда.
Первое сообщение о формировании особой субструктуры в монокристаллах ГЦК-металлах (алюминий) под действием ультразвука было сделано автором настояш.эй диссертации в 1965 г. на Всесоюзном совещании по росту металлических монокристаллов г.Киев [21. Быпо показано, что в монокристаллах, шращенных под дуйствием ультразвука, наблюдается увеличение количества субграниц, дислокационных скоплений и существенное увеличение рааоривнтировки субзерен по сравнению с монокристаллами, выращенными без воздействия. При этом максимальный эффект наблюдался в той части монокристаллов, которая являлась одновременно затравкой вырищавазмого монокристалла и волноводом, посредством которого ультразвуковые колебания подводились к фронту кристаллизации, из чего следовало, что наблюдаемый эффект вовникзйт при действии ультразвука на кристаллическую фазу. При этом дислокационные скопления формируются преимущественно в плоскостях скольжения, параллельных направлению распространения ульт-рвзЕука в кристалле, й дальнейшем было показано, что подобным же образом ориентированы дислокационные скопления, имендие диффузный характер, в монокристаллах алюминия после ультразвукового облучения с амплитудой деформации ~2*10 вблизи комнзтноа телаїераіура. Этот Факт, iro-впдимому, обусловлен тем, что, в сеязи с большим затуханием ультразвука в алюминии (и ігри комнатных и, тем более, при повышенных температурах удьтргзвуковое облучение происходит з решай бегупи-х волн, когда, имеет место увлечение дислокаций ультразвуковой'волной. Об этом жэ свидетельствует к то, что субграницы монокристалла, которые до облучешія бшл ориентированы перпэндику-лярно направлению распространения ультразвука, в процессе облучения Еілтучиволись в этом направлении. Субгрінида монскрхстзлла,
располагавшиеся параллельно НЕправленю раслространеіпля ультра
звука, имели тенденцию расщепляться, на дав или три субг_даштн.
Ннблюлаемые трансформации оубграниц моуно обьяпкигь активизацией
процессов их диффузионного переползания ь учивши ідікшсиощіШ'О
перрищоняп кристаллической решетки под влиятжьм ультразвуковых г.олн
при псвнсчншх температурах.. Методом двойного кристаллспакгродатрп
параллельно с облученными ультразвуком мсттїр^стйллслз: "-,д,-: и
ал7-:л:шїя (рпс.І) исследовались моя"к;'іі2"'ч.'і,г'і ^.^і-глігія;-!,
тйрмоцишіироааншй в аостком рекиме 803==293 К. Было показано сходство кинетик возрастания плотности лислоичии» и ^04^-^-:: z ??r::c:^,:ccr:i о: . ^рбмвни ульїрнмнуи-пного "Т'учтпгг (г.:,пл::":уді; деформации І0~4- 8-Ю"4) и от числа термических циклов. При этом для монокристаллов меди характерной является зависимость плотности дислокаций от времени ультразвукового облучения, которая при достаточном длительном воздействии выходит на стадию насыщения. При этом плотность дислокаций на стадии насыщения там выше, чем вша амплитуда деформации при облучении. Для монокристаллов алюяшия по достижению максимума плотности дислокаций при дальпэйаеи уволичвпии чяплз т-эрмоииклок или нрадокк улї.трйЗяу:с..аого ейхуда-г^я н^'..і:л^'ї?" fjK'j'mpoo ее умяльшвкне, овяза::~,се с прсдй^/а*. zauw.'.'ietv -яс ''0,?.Ераті: п процессе ул:-трэзпук^<л.'ГО о^лу^ни.: плл T-v;", :J:.".c Oi'ipfiiH.'TKi"., ЧТО OOycXOBjiV.i'j 00.'!чіг ЕЬГ'.'ОКОЙ іТСіДіТГ^К'СТІР ;ьіС!;о\і.а:ц:-;ї і AJ ьоіінлсіьііе Русской ;;нергил леФ^ктгм уі")ш;^:;і:. !ілот:' v:tі. дислокаций в можжрЕстеллзх ЛІ И Cli ПОСЛ-'; ЭТИХ oCrsC'JIUK UCVp.'iJ'tP.,.-; больч чем на порядок по сравнению с исходным состоянием ',пог:."<' ьыр-.г-пивєішя.і. Рентгенотоиографгчвсккм уотодс-v Беага-ІЗпр;"/.іїг: п .\".-л">им ямок травления показано, что с увеличением температури и врямени ультра янукорого облу""тгп~, кзтг "т о Уііа,./,-^:,-.^}. 'цглгт тс;;"*;і tvr*:л -.r" ктклоз уилг-г^етск тои^ерден к оорязсв.чн^.' .':ио:.оч:.>и'.'Пшг.»х <'.:<.':.и:.»плК й фраі-нвнтации монокристаллов. При совместном действии ультразвукового облучения и статических нвпрякений,величина которых мажет быть ранив или существенно ниже предела текучезти монокристаллов, пнбоп плоскостей околїжєжч определится "':'у':;;;Г'ЗСл;,Л "пгрузлоГ., a j' .л>. v.-.: тсг.звуке сведется к активвцж процесс»:; т-.'';.;:ь\-лглл и р.чзочог.чцня де:; ДПКРЦИЙ R ОГГОЄДЄДИЕ'ЛИХСЯ ПЛОС"ОПТПТ. CKOJii-.'JV.HH.Проси 1Ч'!С \-'.;-Т'*П')№'!і". изменения затухания ультразвука на частоте 10 'л'гц в кристал/утрафичч -\Б- a) ckom направлении Г100) в процессе ультразвукового облучения монокристаллов меди и алшигаїя на частоте 20 кгц. Показано, что рост коэКицивнта затухания при включении интенсивного ультразвука и дальнейшей экспозиции облучаемого монокристалла меди происходит в две стадии, характеризующиеся резким и модлекным с насыщением изменением коаф-фициента затухания (рис.2). При этом резкое увеличение затухания связано, по-видимому, с отрывом дислокаций от примесных центров закрепления и увеличением длины осциллирующих дислокационных сегментов, а медленное увеличение затухания обусловлено ростом плотности дислокаций в процессе ультразвукового облучения кристалла. Подобное исследование на монокристаллах влшиния повышенной чистоты (А15 99,999) показало отсутствие первой стадии возрастания коэффициента затуханий при включении воздействующего ультразвука, что, вероятно, связано с уменьшением количества закрепляющих центров на дислокациях. чи ни К X *0 H 6S 70 чгі mm О Ю Z0i0403O 60 7Ь 8090 too Ни. мин. Вісі. Кривые двойного отражения монокристаллов Лі: а) состояний после вцраїци- б) после облучения ультрв- (Є-2-10"4, т-30 мин) в) после УЗО при 873 К При исследовании температурной зависимости декремента затухания на частотах 5 Игц a 10 Мгц монокристаллов алюминия и меди, подвергнутых предварительному ультразвуковому облучению,обнаружены максимумы, которые смещаются но температурной оси с изменением частоты измерения. Для облученных ультразвуком монокртсталлов алюминия максимум наблюдается при 250 К на частоте 5 Ыгц и при температуре 2Є0 К на частоте 10 Мгц. Для облученных ультразвуком монокристаллов меди максимум ппблюдзется при 270 К на 5 Мгц и при 290 К на 10 Мгц. Обнаруженные максимумы подобны тем, котор/в наблюдал Еордояи в деформированных монокристаллах ГЦК-металлов. Согласно сложившимся представлениям, этот эффект обу- обусловлен термически активируемому преодолению дислокациями барьеров Пайарлса перегибов на дислокациях. Получено количественное совпадение ?;*ергии аятйташу: ро.лихсат: -oiiaoru процесса, 0і«рад~лоНЬиЛ іо F:;,;M4rw ''*.?uvi-c^b :/^::-:-^/ гО:- ї;о i-t..'.'.r:-;pa :;!-'J» V '.;-';. \п. -пр~79ЛЫ;3 пл^тіг^ег;; і.'--фср^-ро^ших v. лр-ідн^риї >;:.-но облучэнних ультразвуком ;.*0H'jKW'.^i'-'.i*.;-.:. >:," f'-.t.": .і.) VU,. -іі/ іі і.^іі- таллографичэском направлении і ' В четвертой гладе нрэд- 0>2о 75—'го 'зо '40 'so 35 7о~ сташгапи результата исслэ- /5оам« (май) доввния влияния прэдаара- Рао.2. Изменение ковф&гадажта затуха- тельяо^ пластической дефораа- *н - до нкдвченяя. вк - глог.'їгггг ,.,,.,,^.,,,, ,-ilili tfllTeilCUEflDIVj улЬТрЯЗЕУКа, KG - В ">---'-'Г : ;-out."j(.'j о&ллонпя улітрамуко?,". ^.i-Mvirxt1..*; -.:^---:-1/-^:- "«;>: -і-:- -.- гЪ - іяі.'-знт burL-ичонпя ультр'азь\'К'і. .,„.,,.t.„,„^ -,..-,, гг;>, - д;;;:э;-н:;л?: ^п^йадг.ійда-а ^-^:/^^.^^ <'"*' * -" '' - "' - v.o^v- їьхї!."''e.'-iih sf-.-.'JsiiCirii^'jyj ультра ::.:.:?^:?а:,; t' r.:.:./).-;: r/..-':".. 3:'yKC- r-^e ".лг^'-.,.--.-.---^-!-.'. Пс f.'ep^ іТі-уо^'л^1! U''c.-.3..v.)ba;;i'..r: влияй;::; :-.: ь:.у-.,;,;*,::_ .<.± еуДструктуру -.щталло-в на.--рйг-.эл г, CTunorsnJKiK -j^ rj.;,_';^-; жту^^к.'.: r:onpc.-c '- прігак-зкип это" ооработ;-..! д.1: я ссзд.-;'"»-! сгпСііЛьіш^ сул оїрукі-ур в шликриигаляичеисих ітЦК-кетадлах с цздьи увеличения их nr-.r.-::: ир-э.чстйй.'.пл.'^ъ ;хмбїїЛі:рг.чж:<\::: :.-:.р-:с:ч:;?. ..:-л'\:;<л,:.л ;-;п,;.. - wCw>46H«e й цолаИтиаацииияый tn-ииг. йакаспш раооты Г.Я.Ксзырского с сотрудникамя, в которнх показано, что оптимальная степень проднарптельнсй пластачесіфґ^/уа-їогжіциіі и косглдуззгдД г.нл;:- гзшйгигл.--!;^^ ovai;- и..'Иы:^г/г чгмпр .-;.;.., ;: г; \-'.:,::,\::г тій. 5 :- ґ... KSfriuv-1. пр;-. г. ем к-.-р'.-ъччск:*. уст:.-і:ч:'.і:..-і --у-ч^р-,':, гі-^и, к iv.'.;-." /: :..'.; И П0ЛИГ0НЗЛЫШХ ЛЯСЛОКШТИПЯНЧТ ЛТПИОИ,- Осягши»»?, Лат>ъ-ах«Тпл .t^flcr-'!"» для двіїкуцихся при ползучос-ти дислокацій, чг^ пртодн? у сі; ^--..,:.^1 скорости устакйвлааойся ползучосш ;і ийь-ышопйй.долгоьечдиохв при ви-сокотеїяівратурной ползучести никеля. Однако, шиель занкїлает щкіїяз-квгуточное полохэние по ВЭЛСЧМНЭ энэргки дефектов упаковки сроди І.И-таллов о ГВД-реаеткой. Представляло интерес вня^ч^'т^- ?«-..—\- l:.-;;ri.:;i::'.j J'."-":' . 57 - вашого параметра нэ характер субструктурного упрочнения ГЦК-метал-лсв, я тикеэ сопоставить эффективность субструктурного упрочнения, иолучапного путем предварительной пластической деформации и путем предварительного ультразчукоЕого облучения. С этой целью в качестве объектов исследования были выбраны медь, характеризующаяся низкой энергией дефектов упаковки (э.д.у) и злхміший, обладающий наибольшой среди ГЦК-штэллов величиной э.д.у. 30 Е -го Показано, что предварительная пластическая деформация, не превышающая 3%, и последующий полигонизацяошшй отаиг при 773 К (температура испытания на ползучесть) уменьшат склонность меди к процессу рекристаллизации при ползучести, а возникающая при атом субструктура препятствует двийуїцимся при ползучести дислокациям, что повышает сопротивление кеди процессу высокотемпературной ползучести. При втом в области максимального субструктурного упроч-чнания (3 предварительной пластической дафорации) долговечность меди при ползучести по сравнению с исходным отозванным состоянием возрастает е 4 раза, а скорость установившейся ползучести уменьшается в 20 раз (температура испытшшя 773 К, напряжение 15 Ша).Показано таккв, что предварительное ультразвуковое облучение в оптимальном ревима и последуыций полигонизэционный отжиг также яамэдляет процесс рекристаллизации и, формируют субструктуру, сндкащуо скорость установившейся ползучести меди. При атом долговечность мода при ползучести возрастает в 3 раза, а скорость установившейся ползучести снижается в 7,5 раза (рис.3). Однако, замедлить процесс рекристаллизации при нагреве деформированной мзда путем предварительной полигонлзации удается только для малых степеней , предварительной деформации (не превшанцих 3%), поскольку склонность меда разупроч-няется по механизму рекристаллизации увеличивается с ували-о 5 ю и Яки* чвнием степени предварительной деформации или при рехимах Рис.3. Изменение долговечности (I) ультразвукового облучения, И СКОТЮСТИ установившейся ПОЛЗУЧЭС- гта-.рт.с.їтстт імггпияігшип ти (2і) от времени предварительного прэвызахщях оптимальные, ний алшшей, тлеет тенденцию разупрочняться при нагреве преимуце- ствэнно по механизму поліігонпзвцігл, аолодствае чаго достаточна полная полигопизация (1 час при 533 К) предиарятелытэ дг^эрштрл-вшгаого (облученного ультразвуком) злзяетнии полностью прэдотг-рп-ращаэт образование центроп рекристаллизации а процессе испнтанкя на ползучесть, прозо днілого при той 9 температуре. Впервые показано, что в зависимости от отвлеки предварительной деформации в алюминии возникает две облаоти г;убсгруктур;-;о:'о упрочив-некия, разделенных областью разупрочнения (ркс^а). Пэраая область упрочнения обусловдэна ячеистой дислокационной птруктурой, формирующейся в А1 уаэ при малых ствпеяят. npe^np^TcsiHci iUuCii»i4acKoti д«-форквгргя C*t5) .п аослодугійвм полкгонязацпсяззгг стала в. Однако с / 2 3 Ч і 5 18 Степень йе/рорчэции, /« S) г J ч 5 Рис,і. Зависимость скорости установившаяся ползучести алюминия от степени прадйзритольной деформация (at; и от времяни продаарптчльяого ультраввуксво-го облучения (б). увеличением степени пляс-тиле ской деформации в А1 резко возрастают концентрации избыточных вакансий, что приводит к переевдаккю вакансиями кристаллической роязтки, о чем свидетельствует Солыюв количества приз-мвткчаекга. .ДйС"окаі;!ісїтиг петель. Ь услониях ьаичи-сиошюго поросвд'?яия тсрис тзллическои рэсатки ячеистая дкелскащтоннзн структура становится неустойчивой и расползается, при нагреЕО;что проявляется в рваном возрастании скорости устшонкшбйся ползучести (область разуп-арочнвняя). Вторая об лесть субструнтурного у к рочиения алюминия (ери степенях предварительной дчформацкя, г.ревь?лчщих 2%) связана о полшюниом барьеров Ломэмера-Коттролэ которые закрепляют ячеистую деслекзиионнуь струя- туру сформировавшуюся при предварительной пластической деформации, не позволяя ей расползаться в условиях вакансионного пересыщения кристаллической решетки при нагреве. При этом скорость установившейся ползучести в первой области суОструктурного упрсчнния в 6 раз а во второй области в 15 раз ниже, чем в исходном отожженом состоянии. НзОлюд.чацаяся для А1 заьнскмосгь субструктурного уігрочнения от степени предварительной деформации обнаружена нтарвые. В связи с этим необходимо заметить, что в процессе предварительной деформации дислокационные барьеры Ломера-Коттрела образуются и в моді'.. Однако спережаицое разупрочняющее влияние рекристаллизации при нагреве деформированной (или облученной ультразвуком) меди не позволяет им проявиться при ползучести. Установлено, что предварительное ультразвуковое облучение и последующий голигонизационный отжиг А1 такке приводят к формировании структурных состояний, вызываищих, в зависимости от времени облучения, первую и вторую области суОструктурного упрочнения, разделенных пиком разупрочнения (рис.40). При этом скорость установившейся ползучести в первой области в 3 раза, во второй в 4 раза ниже, чем в исходном состоянии. Однако, в отличие от предварительно пластичес-тич&ски деформированного в облучаемом ультразвуком алюминии накапли-ливаютсн усталостные повреждения (суСмикротрещшш), которые при последующем испытании на ползучесть ускоряют процесс ползучести, что приводит к сужению второй области субструктурного упрочнения. Исследовано влияние предварительной пластической деформации различной степени и последующего лолигонизациопного откигз на сопротивление ползучести равновесных твердых растворов А1-1,9вес.$ Mg и А1-3,2вес.Ж Kg. Показано, что зависимость скорости установившейся ползучести от степени предварительной деформации аналогична таковой для чистого алюминия, но смещена е сторону малых степеней предварительной пластической деформации. При этом смещение тем бс. . >, чем выше содержание магния в вллшшяи (в пределах растворимости). Наблюдаемый аффект скещчния- объясняется тем, что атомный радиус растворенного элемента (Kg) суцэственно (на \А% ) прэьнщает атомный радиус элемента матрицы. Последнее является причиной образования в процессе предварительной пластической деформации етсмно.-вакяпсионных комплексов, которые при нагроЕй диссциируют, вызывая вскаисионпое-пересыпание кристаллической решетки и ускорение процесса ползучести. Пятая глава посвящена исследованию -влияния ультразвукового облучения на структуру и дисперсионное твердение- бинарных стареющих сплавов на опюг-э моди и алилшяа Cu-2,5ec.S їі и А1-2,ЄзесЛ. Ы, отлйчапцихся параметром структурного несоответствия кристаллических решеток фазы выделения й матрица. ' " "" Впереые проведено исследование действия ультразвука на сое-состояние когерентных меифазных границ. Для подобного исследования сплав 0и-Я,5вес,Ж ТІ особенно удооен, поскольку относится к тому типу ствреодих сплвеов, ва рентгенограммах которнх наряду с брвгговскими рефлексами присутствуй1 дополнительные диффузные максимумы-сателлиты, появление которых обусловлено ооразованием в процессе распада твердого раствора когерентных выделений. Няруяенкв ксгорвнтной сопряженности выделений избыточной фавы с матрицей (т.е. появление дислокационной меяфазной границы) приводит к исчезновению сателлитов и полеленшо дифракционной линии промежуточной тетрагональной а*-фазы, что происходит при повышенных температурах, где термически активируемые диффузионные процессы способствуют выделению этой фазы. Показано, что ультразвуковое облучение с амплитудой деформации ~10 при температурах, близких к комнаткой, гдэ диффузионные процессы заторможены, вызывает срыв когерентности, который ггоонсхг-дит по механизму микросдвига в наиболее напрятанных участка! кристаллической решетки, какими яйлг.мтсй когерентные мєг4язй:іь границы, если уровень когерентных нанразйнкй достаточно высок. Уровень когерентных напряжений определяется параметром структурного несоответствия кристаллических решеток матрицы и фазы выделения А* й<~ й-> о » ~- « 2 — — , где 1 и і - шішлоскостше расстояние т а V ^ кристаллических решеток фазы выделения и матрицы соотватствпино. R сплйеє Си-3,5вис.їТі величина параметра несоответствия велик», с / 1,92 131, что позволяет путем предварительного старения при раь-'шч-кых температурах получить структурные состояния о резко возрастающим, по мере увеличения размеров когерентных выделения уровнем когерентных напряжений. Эксперимент показал, что ультрг.зг.у?; с. акплпіч дой деііормяцми "10 не приводит к нарушении когерентности виде лонг а размером ~35А и 80А, но вызывает срыв когереатноиш выделений размя- Р0!4 120 А (величина КОГЗрвЦТНЫХ НаПрЯїЯККЙ ДЛЯ ВНДеЛНШІЙ ЭТОГО p.V.i- мэра '"400 Ш1а), гида отам на рентгенограммах исчезают сателлиты « появляется дифракционная линия промежуточной тетрагональной а'-фазы. Срыв когерентности сопровокдаетср. резким увеличением плотности дислокаций и 20Ж-ным увеличением твердости сплава. Этот результат ин- тересен в том отношении, что самопроизвольная потеря когерентности (без каких-либо внешних воздействий) происходит при гораздо более високих температурах, в интервала 743-773 К, где терлічески активируемые диффузионные процессы способствуют выделению промежуточной тетрагональной а'-фаза. Показано, что ультразвуковое облучение закаленного сплава Сц-3,5вес.Ж ТІ в тешоратурном интервале 743-773 К активирует диффузионные процессы, ускоряя рост частиц промежуточной тетрагональной а'~ фазы. Одновременно с тем, ультразвук ускоряет релаксацию когерентных напряжений, которая в данном случае происходит путем генерации и термо-акусткчески активируемого перераспределения дислокаций в поле действующих когерентных напряжений, в результате чего формируется сильно фрагмэнтированная структура матричной фазы, что хорошо фиксируется методом юшродлфракции электронов. Значительная величина твердости сплава в этом состоянии (Н^ =4500 Ша), обусловлена вероятно аддитивным упрочняющим влиянием дислокационных субграниц и самих частиц а'-фазы. Традиционные ыеханико-термические и термомеха-пкческие метода упрочнения сплава Сц-4вес.% Ті приводят х увеличению его твердости до 3500 МПа. В отличие от сплава Си-3,5вео.Х ТІ, параметр структурного несоответствия кристаллических роаеток матричной и избыточной интермэталлидаой З'-фззы (А13Ы) сплава А1-2,8вес.% И очень мал ат=0,08Я. Поэтому в процессе роста когерентных выделений при различных температурах стареная уровень когерентных напряжений низок, а их релаксация под действием ультразвукового * облучения не ігриводат к существенному приросту плотности дислокаций и увеличению иикротвердости сплава. К тому же, релаксация когерентных напряжений в етоа сплава облегчена еще и более высокой подвижностью дислокаций, обусловленной более ' высокой энергией дефектов упаковки, что характерно для сплавов на основе алюминия. Показано, что ультразвуковое облучение при старении сплава А1-2,8 вес* Ы в температурном интервале 523-553 К приводит к замед-лзвив процесса коагуляции когерентных упорядоченных выделений 0'-фззы. При одинаковых временных выдергках в указанном температурном интервале в состаренных под действием ультразвука образцах размер выделений оказывается в ,1,4-2,3 раза шньше по сравнению ок состоянием, полученным старением без ультразвукового воздействия (рис.5). Последнее, по-видимому, обусловлено ускоренной ультразвуком релаксацией когерентных напряЕЄНий, являющихся движущей силой процессов роста л коагуляции когерентных выделений. Уменьяение склонности когерентных выделений к процессу коагуляции при повышенных температурах является свидетельством стабилизации структурного СОСТОЯНИЯ сплата и стабилизирующего характера ультразвукового воздействия на свтарещиэ сплайн. Неленив релаксации когерентных напряжений и исчезновение, в связи с этим, эффекта аномального рассеяния рентгеновских лучей нэслюдалось нами такаа после ультразвукового облучения аустенитной Гис.5. Зависимость среднего размера частиц 3"-фззы Е сплаве А1-2,Эвас.Ж L1 от температуры старения в образцах, состаренных обычно (I) и под влиянием ультразвука (2). Время старения при каждой температуре -т = 15 мин. стяли Х16Н11МЗ (41 с когерентными выделениями фазы Ні_Но. Методом внутреннего трения выявлены некоторые характерные особенности структурного состояния, возникающие посла ультразвукового облучения закаленного сплава Си-3,5вес* Ті, отли-чащие его от структурного состояния, возникающего после однонаправленной пластической деформации. Исследование методом резонансных изгибных колебаний температурной зависимости внутреннего трения закаленного сплавэ Си-3,5вес.Ж Ті, облученного ультразвуком с амплитудой переменного напряжения о = 150 НПа при комнатной температуре, показало наличие в температурном интервале 423-623 К большого максимума (ряс.б), йсслэдовшшо возврата внутреннего трения в указанном интервале температур позволил вычислить величину его энергии .активации, оказавшуюся равной 0,2 эе, что близко к известной из литературы величине энергии связи вакансии кристаллической решетки твердого раствора на основе кеда с легарупгам атомом титана. Образование атомно-вакансионннх комплексов в твердых растворах замепдения возмозно при опредалекных условиях. Одним из таких условий должно быть существенное различив атомных рэ-.диуг-ов матричного и легирущего элементов. Для сплава Cu-Ti ато ус-л-: si:- .:;^люд?!ртся, поскольку атомный радиус Ті на 14 превыаазт таковой для Си. Находясь в кристаллической решетке твердого раствора атом ТІ создает вокруг себя пола упругих исканеняй. Появление вблизи такого атака гакансии приводат к частичной релаксации этих искагений что делает образование подобных комплексов энергетически выгодным (5). Другим обязательным условием образования атомно-вакансионншс комплексов является достаточное количество избыточных вакансий, что и обеспечивается предварительным ультразвуковым облучением. Под действием переменных напряжений, возникапдих в образце при измерении внутреїшвго трения методом резонансных изгибных колебаний и при условии необходимой термической активации (максимум наблюдается в температурном интервале 423-623 К), атомно-вакансионные комплексы способны переориентироваться, вызывая релаксацию действующих напряжений и увеличение внутреннего трения. Рис.6. Температурная зависимость внутреннего трения сплава Си-З.бвес.х Ті после различных об- аботок: - закалка; закалка + УЗО а«150 ЫПз,время обл.т=10 мин.; закалка + УЗО о»150 МПа, т=18 мин закалка деформация растяжением на 5%. При температурах выше указанного интервала атомно-вакансионные комплексы диссоциируют, что приводит к снижению внутреннего трения. Подобные максимумы не возникают после однонаправленной пластической деформации, что исключает его дислокационную природу. Это означает также, что ультразвуковое об лучение, сплава Cu-Ti создает дефекты особого типа, которые не образуются при однонаправленной пластической деформации. В шестой главе представлены результаты исследования влияния ультразвукового облучения (УЗО) на структуру, кинетику дисперсионного твердения и сопротивление ползучести сплава АКЧ-1. В этой главе представлены также результаты исследования структурных изменений сплава АКЧ-1 после термоциклической обработки в различных режимах. Б промышленности сплав АКЧ-1 применяется для изготовления поршней дизельных, двигателей, головок цилиндров и других деталей, предназначенных для работа в условиях повышенных температур (5Р.З-573 К). Слокнолагароввшшй сплвв АКЧ-1 создан ва базе системы Al-Cu-Mg, где упрочнящая полукогерэнтная з'-фаза (CuAl Mg) выделяется при старе- ram по гетерогенному механизму преимущественно на дефектах упаковки. Кинетика дисперсионного ТЕердения прободалась" "методом измерения ми-кротвердоста. Термоулътразвуковая обработка сплава проводилась по двум схемам: закалка - УЗО ігри температуре 2293 1С - старение при 458 К; закалка - старение под действием ультразвука при различных температурах. Установлено, что ультразвуковое облучение о амплитудой переменного напряжения о= 150 МПа закаленного дисперсионно- твердевшего тнлавз АІП-1 при колаїатпсзЯ температуре повышает плотность дислогпци^ " ном. Электрошю-микроскопические исследования обнаруживают также большое количество геликоидальных дислокаций и призматических дислокационных петель, что свидетельствует о вакансионном пересыщении кристаллической решетки облученного сплава. Показано, что предварительное ультразвуковое облучение в указанном режиме существенно ускоряет процесс и повышает уровень дисперсионного твердения при последующем старении при температуре 458 К (первая схема обработки) (рис.7). ^70% О 4 Зремя старения ,ч Рис.7. Зависимость микротвердости сплзез АУМ-І, закаленного от 803 К "? времени искусственного старения іучениь а«Т5П МТГА, у-;,.п;.-:. г-ЛЪГ, МПЛ, :;ёзс:*тильнов о Подобная обработка сплава АКЧ-1 существенно увеличивает его сопротивление ползучести ігри 5ТЗ К я напряжении нагрузки 50 МПя. При этом существует оптимальная длительность ультразвукового облучения, равная 4 мин, при котором долговечность сплава возрастает в 2 раза по сравнению с долговечностью после стандартной термообработки, включающей закалку и ст'рение. Для практического гопольйоеэиия данного эф>-к?а вяето то, что увеличение ДОЛГОВеЧНОСТИ СПЛЗ.Г-.П АКЧ-1 чєіґ.'.я ..".лптельнгст :іг-Г?.0?. схэ:.п; 0";3-Г:СОТКИ СОСТОИТ Е том, что поязпеігиєся при происходит за счет ували-установиЕнейся стадии ползучести (рис.8). Логика ьтрз- звуковом облучении сплава АКЧ-1 в закаленном состоянии дислокации и призматические дислокационные петли становятся в процессе искусственного старения при 458 К дополнительными местами зароздєния упрочняющей интермвтэллидной s-фазы, вследствие чего увеличивается количество частиц s-фазы, закреплящих сЕэжегэнерированныэ дислокации, что в комплексе приводит к формированию стабильной субструктуры, способной увеличить сопротивление высокотемпературной ползучести сплава. Исследованс влияние Рис.8. Кривые ползуча ста сплава АК4-І: закалка + искусств.стар, при 4.50 К, 12 vicob —> стандартная термообработка; закалка + У30 при 293 К, 3 мин.+ искусств.стар, при 458 К, 12 часов; закалка + УЗО при 293 К, 4 мин.+ искусств.стар, при 458 К, 12 часов; закалка + УЗО при 293 К, 6 мин.+ искусств.стар, при 458 К, 12 часов; закалка + УЗО при 293 К, 9 мин.+ искусств.стар, при 458 К, 12 часов; некоторый прирост микротвердости при увеличением плотности дислокаций и петель. Ультразвуковое облучение закаленного "сплава АКЧ-1 при 458 К приводит к увеличению долговечности при испытаний на ползучесть нз 30* при етом пластичность сплава не ухудшается. В отличив от обработки по первой схема, здесь частицы а'-фазы выделяются на дислокациях под действием ультразвука, вследствие чего происходит релаксация когерентных напряжений, что стабилизирует структурное состояние, повышает устойчивость дисперсных выделений а'-фазы к процессу коагуляции при повышенных температурах. кового облучения с ам-. плитудой переменного напряжения 150 МПа на величину микротвердости закаленного сплава АКЧ-1 при температурах 293 К, ' '353 К, 403 К и 458 К (вторая схема обработки). Показано, что максимальный прирост микро-твердости наблюдается при 403 К. По-видимому, эта температура является оптимальной для диспер- сионного твердения спла-. ва под действием ультразвука в указанном режиме. Поскольку естествен-. нов старение в йтом сплаве не происходит, 293 К может быть связан с призматических дислокационных Поскольку многие детали, изготовленные из сплава ЛНЧ-1, эксплуатируются в условиях тор.'оттхлирования, предстчвлвло интерес исследовать характер структурных изменений после термоцихлическои обработки осуа,аствляемой в различных режимах. В качестве исходного было принято состояние после стандартной термообработки, еключнвдой закалку от температуры 803 К и искусственное старение при 458 К в течение 12 час. Лео оСрозцн били термсобработанн по этому режиму, после чего были раз-:;елолн но три партии. Образцы из кандой партии термоциклярсвались по одному из следующих ренимов: 1. ^73 У. - 2ЭЗ К, скорость яагреьа 70 лоад/мич, о* паждент»? о «!«ч 'JOT J{ 673 К - 293 К, скорость нагрева 115 град/мин, охлаждение в воде, 293 К; 803 К - 293 И, скорость нагрева 160 град/мин, охлазденде в воде, 293 К. Обозначенные резотмы отличаются максимальной температурой термических циклов, с увеличением которой возрастает как термическая акто-38іп!Я процессов Есзврата на стядтщ нагреве', тек ?. урэтеяь торягтпетятх -.аирякеккй, зоглгккаяэтт з сплаве вследствие тг..;л:эратург.нх градиентов на атадчп охлау-дешія тіри теретциклярсваїппі сплава .поскольку с увеличением максимальной температури цикла увеличивается к скорость 07.лз'кд>>-ііия сплава. Структура сплава АКЧ-1 после стандартної! термообработки и тэрчо-циклировчнил исследовалась металлографическим и рентгенографически» (обратная съемка) методами. Установлено, что после тармощшлирования в резкие 573 К - 293 К наблюдается укрупнение и уменьшение количества рефлексов на дифракционной линии J233), что вэроятно, связано с процессом вторичной ре-криоталлизоісіи. Тэрмсциклированиа я более жестком режиме 673 К - 293 К вызывает наряду с рекристаллизацией дополнительнуо фрагметацип зерен, о чем свидетельствует увеличение количества рефлексов на дифракционной линии (333) по сравнению с исходным состоянием. Эффект фрагментации зерчн матричной Фг:зн сплава АКЧ-1 особенно сильно проявляется при терм'шиклировании в режиме многократной закалки 6СЗ К - 293 К, вследствие чего дифракционные кольца на рентгенограммах, состоящие а исходном ссо-у'яннн из отдельных рефлексов, становятся сплоигаими. Г.о:.ог.'.ни, :то комбинированная обработка, включащая ультразвуковое облучение с амплитудой напряжения 100-120 МПа в условиях ультразвукового разогрева до 373 К в течение 5 мин и послэдупцув термоцик- личаскую обработку в режима 6ТЗ К - 2932 К (3, "10, 25 термоциклов) приводит к сильно выраженной сфероцдизации и коагуляции частиц избыточной фазы. Столь быстрое укрупнение частиц избыточной фазы при термоциклировании предварительно облученного ультразвуком сплава АКЧ-1 связано с активизацией диффузионных процессов в связи с резким возрастанием концентрации избыточных вакансий при ультразвуковом облучении. Наблюдаемые крупные частин располагаются по мэкзеренным границам, которые являются стоками для избыточных вакансий. Увеличение степени распада з-фазы вблизи границ зерен наблюдалось наш также при комбинированной обработке, включающей предварительное ультразвуковое облучение и последувщее термоциклирование титанового сплава ВТ22 [61. Седьыая глава посвящена исследованию влияния мягкой термоциклической обработки и ультразвукового облучения на структурное состояние и свойства жаропрочного литого никелевого сплава ВЖЛ-12 У, применяще-гося для изготовления лопаток газотурбинных двигателей. Долговечность и эксплуатационная надежность рабочих лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) являются основными факторами, опредэлящими уровень современного авиационного двигателестроения. Одной из причин, сдержиЕащих применение высокопрочных материалов в этой области язля-ется их низкий запас пластичности, многокомпонентное легирование повывает механические характеристики жаропрочных сплавов, но одновремено с упрочнением, как правило, происходит их охрупчивание. Для литых сплавов положение усугубляется присутствием большого количества литейных микропор, являющихся главным фактором повреждаемости лопаток в процессе их эксплуатации. Присутствие . пор в материале обуславливает наличие развитой свободной поверхности и повышенной поверхностной энергии, что является причиной нестабильноjth структурного состояния. Коагулируя при рабочих температурах в процесса эксплуатации двигателя, микропоры могут ускорить образование микротрецин, их распространение и последующее разрусение лопатки. Поэтому стабилизация стурктурного состояния и борьба со.случайными дефектами, каковыми являются литейные микропоры, приобретают особенно большое значение. В отличив от жесткой тврлоциклической обработки, при которой скости изменения температуры металлических изделий на стадиях нагрева и охлаждения достаточно еэлпки, вследствие чего в этих изделиях возни-вт температурныа градиенты, при мягком термациклировзнии температурные градиэнты в деталях нэ возникают вследствие бол8в плавного изменения температуры изделия. Методом гидросттакческого взве^пзания покапано, что мягкая термо-кличоская обработка повышает плотнасть литого никелевого сплав БКЛ-12У 1.)/CM (рис.9), что можно фектзв структуры путем вязко-диффузионного выпрессоЕывания межфазных напряжений, ilumteTO ЬА 2и, Зц Цц 5Ц Со работка :w..3. Клаяние ТИО на изменение плотности плльа МЛ-П-'У; I. 2, 2, 4 - кривые обрацов, :усествеісг: отличащпося величиной платности і исходном (достоянии (состояние после литья). Величина прироста плотности ли -того никелевого сплава при мягком термо-циклировании а чексит с;т величины объемной доли литейных микро-пор, которая меняется с. изменением рекима кристаллизации. Как видно лз ;.";;r;.'"J, p---iO';x;c по плотности образцов сплава ВЗЕЛ-12У в исходом ;: <(1>пг,;.\ (после литья) существенен. Однако, с увеличением 'П.сла термоциклов величины плотности образцов стремятся к єдиному значению. В связи с этим прирост плотности сплава вследствие мягкого термоциклирования колеблется в интервале 0,1-0,3%. По мере е.ляк ; "а"М:у:<::РН;юго внпреосовнвания литейных микропор лсегдп -уіп-.':-:''-...-; on ';'м;:льн.н- число термоциклов п, после которого наступает (л'!* й "'"-у'.'.-г-.гкл, когда возникающие вследствие различия КЛТР '.;чт::іУ>и .-1 , . г;;ермцтзллидной -у* —фяя меифазше напряжения ен&ывают уже не .только уплотнение матричной фазы, но и ее деформацию, резко увеличярая плотность дислокаций, что дестабилизирует структурное состояние при высоких температурах. Исследования, проведенные методами . электронной микроскопии, внутреннего трения, дюрометрии, а также испыташш на зысокотемпэ-ратурнув ползучесть показали, что оптимальное число термоциклов находится в зависимости от исходного состояния (размера части 7'~ фазы) сплава. Если исходным является состояние после комплекса термообработок, когда размеры частиц и объемная доля упрочняющей интерметаллидной 7'- Фазы достаточно велики, то процесс выпрессовы-вания литейных микопор при мягком термоциклировнии происходит довольно быстро. Имея достаточно большие размеры уже в исходном состоянии, частицы интерметаллидной 7' -фазы продолжают увеличиваться в процессе термоцишшрования. При этом- их размер может превысить величину (-0,7 мкм), при которой выделения 7'- Ф33" теряют когерентность с кристаллической решеткой матричной фазы, что снижает сопротивление высокотемпературной ползучести сплава. Если же исходным является состояние с минимальными размерами частиц 7'-Фазы (-0,3 мкм, состояние после литья), процесс уплотнения с увеличением числа термоциклов происходит более плавно. При атом к моменту окончания процесса вы-прессовывания микропор частицы.сохраняют когерентность с кристаллической решеткой матричной фазы. Показано, что долговечность при испытании на высокотемпературную ползучесть термоциклированного таким образом сплава ВМ-12У повышается в среднем на 50 по сравнению с долговечностью сплава в состоянии после стандартной обработки, которая Еключает закалку и старение сплава. Наблюдаемый ьффект увеличения долговечности объясняется залечиванием при мягком термоциклиро-вании литейных мікропор и других объемных и поверхностных микродефектов структуры, которые могут ускорить образование микротрещин и разрушенио образца при испыташш на ползучесть. Поэтому максимум увеличения долговечности при высокотемпературной ползучести сплава совпадает с максимумам его высокотемпературной пластичности, изменяющейся в зависимости от числа термоциклов. Кроме того, процесс вы-прессовывания микропор при мягком термоциклировании приводит к уменьшению удельного объема матричной фазы и, следовательно, к релаксации межфазных напряжений, что стабилизирует структурное состояние и также повышает долговечность сплава. Исследование амплитудной зависимости внутреннего трения сплава ВШІ-12У методом резонансных изгибных колебаний показало, что мягкая термоциклическзя обработіса приводит к повышению степени закрепления дислокаций, что проявляется в увеличении критической амплитуды Д6- формации отрыва дислокаций от центров закрепления с ростом числа термоцяклов. В процессе исследования выявлено два типа закрепляющих центров, отрыв дислокаций от которых происходит при различных амплитудах деформации. Высказано предположение, что в качаете слабых центров закрепления являются примесные атомы, а в t качестве сильных -частицы карбидной фазы, выделяющейся в процессе выдержки при максимальной температуре цикла. Увеличение собственной резонансной частоты образцов, наблюдающееся при исследовании внутреннего трения сплава ВЖЛ-12У, подвергнутого предварительной мягкой термоцикличе'ской обработке, свидетельствует о росте модуля упругости сплава на 1-3%, что мотот бнтъ связано как с повышением его плотности, так и с увеличением степени закрепления дислокаций частицами карбидной фазы. Механические испытания на разрыв, проведенные при температурах 293 К и 1223 К, показали некоторое возрастание предела текучести сплава ВЯЛ-12У по мере увеличения числа термоциклов, что также свидетельствует об увеличении степени закрепления дислоквций частицами карбидной фазы, выделяющейся на стадии выдержки при максимальной температуре цикла. Электронно-микроскопическое исследование подтвердило увеличение количества частиц карбидной фазы, конденсирущейся на дислокациях, с увеличением 'гасла термоцикциклов. Известно, что усталостная прочность металлов является струтсту-рночувстЕительной характеристикой. В сеязи с этим, представляло интерес выяснить влияние увеличения плотности сплава ВЖЛ-12У, обусловленное залечиванием поверхностных и объемных микродефектов структуры при мягком термоциклировании на усталостную прочность реальных деталей, а именно - рабочих лопаток ГТД, содержащих значительное количество литейных микопор, являющихся основным фактором повреждаемости лопаток в процессе эксплуатации авиационного двигателя. Исследование усталостной прочности лопаток ГТД проводилось по стандартной методике (ОСТ 1.00870-77). Всего было испытано 33 лопатки, из них 16 подверглись стандартной термообработке а 17 подверглись трехкратному термоциклиреввнию. Испытания показали, что при одинаковой величине переменного напрякення, раЕной 230 МПа, усталостная долговечность (по числу циклов нагружения) термоциклированных лопаток превысила долг >--,-':н:;сть лопаток после стандартной термообработки в 10 и более I аз. Согласно современным представлениям, усталостное разрушение металлов происходит е две стадии. На первой стадии необратимые дефор- - .31- - мационные процессы вызывают увеличение плотности дислокаций и повышение концентрации избыточных вакансий, что приводит к образованию микротрещин; на Еторой стадии происходит переростание микротрещин в макротрещинн и их распространение до полного разрушения изделия [71. Очовидно, что присутствие микропор ускоряет протеканиа как перзой так и второй стадии усталостного разрушения матеріале. Увеличение плотности жаропрочных литых никелевых сплавов за счет выпрессовыва-ния литейных микроиор з процессе мягкого тормоциклирования позволяет существенно повысить долговечность и надежность лопаток ГТД. Аналогичные результаты получены на каропрочном литом никелевом сплаве ЕС&-У. Для того, чтобы подчеркнуть значимость последнего результата, следует напомнить, что большая часть авиационных катастроф происходит по причине неполадок в двигателе, наиболее уязвимым звеном которого яеляются лопатки турбины ГТД. Поэтому стабилизация структурного состояния и борьба со случайными дефектами, каковыми являются литейные микропоры, приобретают, особенно большое значение. Показано, что ультразвуковое облучение с амплитудой деформации о 10~3 в температурном интервале 973-1023 К сплава ВЖЛ-І2У приводит к снижению его плотности, что связано с увеличением концентрации избыточных вакансий и количества дефектов, возникающих при их конденсации (призматические дислокационные петли, субмикропоры и др.). Электронно-микроскопическое исследование облученного ультразвуком сплава ЕЕЯ-І2У показало наличие большого количества призматических дислокационных петель вблизи мэафааных 7'/7-грзкиц, являющихся стоками для избыточных вакансий, что свидетельствует о вакансионноы пересыщении кристаллической решетки матричной 7-Фазн. Показано, что ультразвуковое облучение вызывает стабилизацию некоторых структурных состояний сплава ЕИ-І2У. Уровень когерантных напряжений в сплавах этого класса мал вследствие невысоких значений параметра структурного несоответствия (йт~0,05%). Однако, эти сплавы содержат более 50 упрочняющей интерметаллидной 7'- фазы коэффициент линейного термического расширения (КЛТР) которой существенно отличается от такового для матричной 7~Фазы. Возникающие при этом термические мэхфазные напряжения возрастают с увеличением размеров выделений 7'-фазы. Установлено, что предварительное ультразвуковое обпучение н температурном интервале 973-1023 К сплава ВЖЛ-І2У с крупными выделениям/ 7'-Фазы (0,8-0,9 мкм) приводит к существенному приросту долговечности при внсокотеїшоратурной ползучести (на ^30), в то время как ультразвуковое облучение а том не ракимэ этого сплава в состоянии после литья с минимальными размерами выделений 7'-Фазы (~0,3 мкм) не дает прироста долговечности при высокотемпературной ползучести сплава. В заключении обобщаются данные по исследовании структуры и свойств ГЦК-металлов и сплавов на их основе после упрочнявшего и стабилизирующего действия ультразвукового облучения и тэрмоцикли-чэской обработки, а также обсуждаются приоритетность и значимость ЦОЛуЧйННЫХ pnayjIbTR'COS. НйМНЧйНН пврспяктийнк» Н8Ш1ЧЧЛв[ТИЯ ІіаЛЬИйЙ- ших исследований.
вшпія
звуком при комнатной
температуре
<е»<2-10"4, т=30 мин)
юія ультразвука (частота 10 Мгц) в мо-цки и предварительного уль-
нокристалле меди в процессе его облу- -развукорого обчучэчия на
чания интенсивным ультразвуком (чисто-*Уа~щ*-иііиіа получения на
та 20 кгц) сопротивление ползучести ГЦК-
ультразвукового облучения меда. Напротив, слабо деформирован-
— .длительности ультразву-
объяснить ззлечивани-
. литейных микрспор и
других объемных и по-
„л*?!***<- верхностных микроде-
возникающих вслед
ствие различия коэф
фициентов линейного
термического расши
рения (КЛТР) матрич
ной 7 и интерметал-
"тдпсй ~'-1чя~ ггртт
r/f | інртцталироваїши.Похожие диссертации на Формирование структур и изменение свойств ГЦК-металлов под влиянием нестационарных температурных и ультразвуковых полей
