Eng
Ukr
Rus
Триває друк

2021 №10 (03) DOI of Article
10.37434/as2021.10.04
2021 №10 (05)

Автоматичне зварювання 2021 #10
Журнал «Автоматичне зварювання», № 10, 2021, с. 29-34

Математичне моделювання температурного інтервалу плавлення і фазового складу багатокомпонентних нікелевих сплавів

С.В. Максимова, В.В. Воронов, П.В. Ковальчук
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Сучасні припої для паяння жароміцних нікелевих сплавів є складно-легованими сплавами, компоненти яких мають забезпечувати необхідний рівень міцності, жаростійкості, стійкості до високотемпературної корозії та інші експлуатаційні характеристики паяних з’єднань. Однак вишукати оптимальний склад для отримання бажаного комплексу властивостей є нетривіальним завданням, що вимагає значних витрат часу і коштів. В роботі досліджується можливість застосування методу математичного моделювання термодинамічних процесів (CALPHAD) під час розробки багатокомпонентних припоїв для паяння жароміцних нікелевих сплавів. При проведенні досліджень з використанням розрахункової методики CALPHAD визначено температурні інтервали плавлення для низки сплавів системи Ni–Cr–Co–Al–(Ме)–Ta. Отримано розрахункові дані з впливу адгезійно-активних елементів IV та V груп періодичної системи елементів на температуру ліквідусу та фазовий склад базового нікелевого сплаву. Зокрема, визначено їх вплив на кількість та термічну стабільність γ`-фази та σ-фази. Отримані за допомогою методу математичного моделювання термодинамічні розрахункові дані використано під час розробки і дослідження низки перспективних припоїв для паяння нікелевих жароміцних сплавів, в тому числі монокристалічного жароміцного нікелевого сплаву ЖС-32ВІ. Бібліогр. 21, рис. 8.
Ключові слова: припій, паяння, жароміцні нікелеві сплави, математичне моделювання (CALPHAD), адгезійно-активні компоненти, титан, ніобій, тантал, γ`-фаза, σ-фаза


Надійшла до редакції 7.07.2021

Список літератури

1. Кузнецов В. П., Лесников В. П., Попов Н. А. (2016) Структура и свойства монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов. Екатеринбург, Изд‑во Урал. ун‑та.
2. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Светлов И.Л., Демонис И.М. (2007) Литейные жаропрочные никелевые сплавы для перспективных авиационных ГТД. Технология легких сплавов, 2, 6–16.
3. Zhou, Shihuai, Wang, Yougan, Zhu, J. et al. (2004). Computational Tools for Designing Ni-Base Superalloys. Proceedings of the International Symposium on Superalloys. DOI: 10.7449/2004/Superalloys_2004_969_975
4. Каблов Е.Н. (2005) Жаропрочные конструкционные материалы. Литейное производство, 7. [Електронний ресурс]. URL: https://viam.ru/sites/default/files/ scipub/2005/2005-204274.pdf (дата звернення 14.06.2021).
5. Гайдук С.В., Кононов В.В., Куренкова В.В. (2017) Применение комплексной расчетно-аналитической методики для многокритериальной оптимизации составов литейных жаропрочных никелевых сплавов. Современная электрометаллургия, 126, 1, 44–51. DOI: doi.org/10.15407/ sem2017.01.08
6. Saunders, N., Fahrmann, M., Small, C.J. (2000) The application of CALPHAD calculations to Ni-based superalloys. Superalloys, 803–811. DOI: 10.7449/2000/Superalloys_ 2000_803_811.
7. Markl, M., Müller, A., Ritter ,N. et al. (2018) Development of Single-Crystal Ni-Base Superalloys Based on Multi-criteria Numerical Optimization and Efficient Use of Refractory Elements. Metall Mater. Trans. A, 49, 4134–4145. DOI: 10.1007/s11661-018-4759-0
8. Каблов Е.Н. (2001) Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия). Москва, МИСиС.
9. Петрушин Н.В., Чабина Е.Б., Назаркин Р.М. (2012) Конструирование жаропрочных интерметаллидных сплавов на основе γ′-фазы с высокой температурой плавления. Ч. 1. Металловедение и термическая обработка металлов, 2, 32–38.
10. Петрушин, Н.В., Чабина Е.Б., Назаркин Р.М. (2012) Конструирование жаропрочных интерметаллидных сплавов на основе γ′-фазы с высокой температурой плавления. Ч. 2. Там же, 3, 20–23.
11. Huang, W., Chang, Y.A. (1999) A thermodynamic description of the Cr–Ni–Re–Al system. Mater. Sci. and Eng. A, 259, 110–119.
12. Perrut, M. (2015) Thermodynamic Modeling by the CALPHAD Method and its Applications to Innovative Materials. Aerospace Lab, 9, 1–11. DOI : 10.1276212015.AL09.10
13. Saunders, N. (1996) Phase Diagram Calculations for Nibased Superalloys. Superalloys, 101–110.
14. Lukas, H.L., Fries, S.G., Sundman, B. (2007) Computational thermodynamics: the Calphad method. Cambridge University Press.
15. https://www.sentesoftware.co.uk/jmatpro
16. Saunders, N., Guo, Z., Li, X. et al. (2003) Using JMatPro to Model Materials Properties and Behavior. JOM, 55, 12, 60– 65. DOI:10.1007/s11837-003-0013-2
17. Сидоров А. (2015) JMatPro – программный пакет для моделирования свойств сталей и сплавов. САПР и графика. Современные технологии – в промышленность, 3, 2–4.
18. Tapia, A.S. (2006) Computational Design Of Nickel Based Superalloys For Industrial Gas Turbine Components. University Of Florida.
19. Schillé, J.-P., Guo, Z., Saunders. N., Miodownik. A.P. (2011) Modeling Phase Transformations and Material Properties Critical to Processing Simulation of Steels. Materials and Manufacturing Processes, 26, 1, 137–143. DOI: 10.1080/10426910903153059
20. Петрушин Н.В., Оспенникова О.Г., Висик Е.М. и др. (2012) Жаропрочные сплавы низкой плотности. Литейное производство, 6 [Електронний ресурс]. URL: https:// viam.ru/sites/default/files/scipub/2011/2011-205933.pdf (дата звернення 29.01.2021)
21. Морозова Г.И. (1992) Феномен γ′-фазы в жаропрочных никелевых сплавах. [Електронний ресурс]. URL: https:// viam.ru/ sites/ files/scipub/ 1992-201097.pdf (дата звернення 29.01.2021)

Реклама в цьому номері: