» » ТМО для формирования высокодисперсной структуры быстрозакаленных сплавов
15.01.2016

В ходе деформации компактных заготовок жаропрочных сплавов с применением геторайзинг-процесса, основанного на использовании эффекта с верх пластичности, формируется высокодисперсная зеренная структура.
В жаропрочных сплавах на основе никеля с большим объемным содержанием γ-фазы может быть обеспечено необходимое условие сверхпластичности — мелкое равноосное зерно, устойчивое выше 0,5 Тпл. Это достигается благодаря стабилизирующему действию γ-фазы на размер зерна γ-матрицы. Для создания мелкозернистой структуры компактную порошковую заготовку экструдируют при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации и сольвуса γ-фазы. При экструзии материал испытывает большую степень деформации и происходит его адиабатический разогрев до температуры, немного превышающей температуру рекристаллизации, в результате чего формируется мелкозернистая структура, способствующая проявлению эффекта сверхпластичности.
Деформации можно подвергать как предварительно скомпактированную порошковую заготовку (при вытяжке > 3), так и порошок; в последнем случае вытяжка составляет обычно ~ 10. Применяют также двойную экструзию с суммарной вытяжкой около 16.
При геторайзинг-процессе высокотемпературная деформация сопровождается динамической рекристаллизацией с формированием мелкозернистой рекристаллизованной структуры. Большое объемное содержание γ-фазы способствует ее стабилизации. В связи с этим при экструзии или горячей штамповке заготовки, полученной ГИП при температурах ниже температуры сольвуса γ-фазы в жаропрочных сплавах типа IN 100 (930—1090 °С), реализуется сверхпластическое течение.
Аналогичная мелкозернистая структура может быть сформирована в результате статической рекристаллизации жаропрочного сплава. Для этого металл, деформированный при комнатной температуре, подвергают обычному рекристаллизационному отжигу.
Существенное влияние на рекристаллизацию порошкового сплава IN 738 при температурах ниже γ-сольвуса оказывают степень деформации, температура и время отжига. Объемную долю γ-фазы можно изменять в широких пределах за счет изменения температуры термической обработки.
Минимальный размер рекристаллизованного зерна компактированиого полуфабриката из сплава IN 738, полученного путем экструзии при 1100 °С, составляет 1,5 мкм. Максимальный размер 20 мкм достигается после нагрева до 1150 °С (степень холодной деформации 30 %, температура сольвуса γ-фазы 1160 °С).
Рекристаллизация при этом происходит в условиях интенсивного зарождения новых зерен, рост которых лимитируется диффузией растворенных элементов,
Сверхпластический характер деформации (с удлинением >1000 %) порошковых заготовок из сплава IN 100 при оптимальных условиях деформирования как на растяжение, так и на сжатие наблюдается в интервале температур от 927 до 1093 °С. Максимальная величина показателя чувствительности к скорости деформации составляет ~ 0,5.
Сверхпластичность обнаружена в жаропрочных сплавах U700, IN713LC, MAR-M200, полученных компактироваиием быстрозакаленных порошков.
Предварительная операция экструзии, применяемая при геторайзинг-процессе, не является обязательной для достижения сверхпластичности при штамповке с малыми скоростями деформации. Компактирование методом ГИП при температуре ниже γ-сольвуса обеспечивает сохранение мелкого зерна, что способствует проявлению эффекта сверхпластичности.
Напряжение течения в условиях сверхпластичности никелевых гранулируемых жаропрочных сплавов типа IN7I3LC зависит от скорости деформации, температуры, микроструктуры сплава.
ГИП при температуре выше температуры сольвуса γ-фазы приводит к резкому увеличению размера зерна, например, сплава MAR-M200 с 2—8 мкм (ГИП ниже γ-сольвуса) до 20—200 мкм. Напряжение течения возрастает при этом в 3—6 раз по сравнению с мелкозернистым материалом. В результате эффект сверхпластичности не проявляется.