Automatic Welding, 2013, №05



2013 №05 (05)

2013 №05 (07)

---

«Автоматическая сварка», 2013, № 5, с. 46-51

Влияние геометрии сварочной ванны на структуру металла швов монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов

К. А. Ющенко¹, И. С. Гах¹, Б. А. Задерий¹, А. В. Звягинцева¹, О. П. Карасевская²

¹ ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
² Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАНУ. 03680, г. Киев-142, бульв. Акад. Вернадского, 36. E-mail: Karas@imp.kiev.ua
 
Реферат
Основным дефектом, который препятствует реализации преимуществ монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов при создании сварных узлов и деталей газотурбинного двигателя, являются зерна случайной ориентации в металле шва. Целью настоящей работы было изучение особенностей структуры металла шва в зависимости от кривизны макрофронта кристаллизации сварочной ванны и определение допустимых отклонений направления максимального температурного градиента от ориентации преимущественного роста кристаллов. Эксперименты выполняли с использованием электронно-лучевой сварки на монокристаллических образцах из промышленных жаропрочных никелевых сплавов ЖС26 и ЖС32, содержащих более 60 % упрочняющей γ'-фазы. Структуру сварных соединений исследовали с помощью методов оптической металлографии и рентгеновской дифрактометрии. Показано, что основными условиями сохранения монокристаллической структуры при сварке монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов являются соответствие плоскости сплавления осям высокой симметрии монокристалла и совпадение направления максимального теплоотвода по фронту кристаллизации сварочной ванны с ориентацией преимущественного роста кристалла <001>. Установлены предельные отклонения для исследуемых сплавов и условий сварки. Библиогр. 15, рис. 9.
 
Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, монокристалл, жаропрочный никелевый сплав, кристаллографическая ориентация, сварной шов, геометрия сварочной ванны, распределение дислокаций, направление роста кристалла, направление максимального теплоотвода, угол отклонения, зерна случайной ориентации
 
Поступила в редакцию 01.03.2013
Опубликовано 15.04.2013
 
1. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов / Р. Е. Шалин, И. Л. Светлов, Е. Б. Качанов и др. — М.: Машиностроение, 1977. — 336 с.
2. Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. Сплавы, технология, покрытия. — М.: МИСИС, 2001. — 650 с.
3. Pollock T. M., Murphy W. H. The breakdown of single-crystal solidification in high refractory nickel-base alloys // Metal. Mater. Trans. A. —1996. — 27. — P. 1081–1094.
4. Гах І. С. Фізико-технологічні особливості електронно-променевого зварювання високонікелевих жароміцних сплавів з монокристалічною структурою: Автореф. дис. …. канд. техн. наук. — К., 2011. — 20 с.
5. Структурные изменения в процессе сварки монокристаллов никелевых суперсплавов при кристаллографически асимметричном расположении сварочной ванны / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, О. П. Карасевская и др. // Металлофизика и новейшие технологии. — 2006. — 28, № 11. — С. 1509–1527.
6. Особенности структуры металла торцевых наплавок монокристаллических лопаток из никелевых суперсплавов / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, А. В. Звягинцева и др. // Автомат. сварка. — 2009. — № 8. — С. 46–53.
7. Сварка и наплавка жаропрочных никелевых сплавов с монокристаллической структурой / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, А. В. Звягинцева и др. // Там же. — 2008. — № 11. — С. 217–223.
8. О возможности наследования монокристаллической структуры сложнолегированных никелевых сплавов в неравновесных условиях сварки плавлением / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, А. В. Звягинцева, И. С. Гах // Металлофизика и новейшие технологии. — 2009. — 31, № 4. — С. 473–485.
9. Склонность к образованию трещин и структурные изменения при ЭЛС монокристаллов жаропрочных никелевых суперсплавов / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, С. С. Котенко и др. // Автомат. сварка. — 2008. — № 2. — С. 10–19.
10. Mughrabi H. Dislocation wall and сell structures and longrange internal stresses in deformed metal crystals // Actamet. — 1983. — 31. — P. 1367–1379.
11. Панин В. Е., Лихачев В. А., Гриняев Ю. В. Структурные уровни деформации твердых тел. — Новосибирск: Наука, 1985. — 226 с.
12. Лихачев В. А., Панин В. Е., Засимчук Е. Э. Кооперативные деформационные процессы и локализация деформации. — Киев: Наук. думка, 1989. — 320 с.
13. Малыгин Г. А. Самоорганизация дислокаций и локализация скольжения в пластически деформируемых кристаллах // Физика твердого тела. — 1995. — 37, вып. 1. — С. 3–42.
14. Сарафанов Г. Ф. К теории образования неоднородных дислокационных структур // Физика мет. и металловедение. — 1998. — 85, вып. 3. — С. 46–53.
15. Конева Н. А., Козлов Э. В. Физическая природа стадийности пластической деформации // Изв. вузов. Физика. — 1990. — № 2. — С. 89–106.