Максим Игоревич Агеев – к.т.н., науч. сотрудник Научноучебного центра (НУЦ) СВС МИСИС–ИСМАН
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
Maksim I. Ageev – Cand. Sci. (Eng.), Researcher of the ScientificEducational Center of SHS (SHS-Center) of MISIS–ISMAN
1 bld, 4 Leninskiy Prosp. Moscow 119049
Евгений Иванович Пацера – к.т.н., ст. науч. сотрудник НУЦ СВС МИСИС–ИСМАН
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
Evgeniy I. Patsera – Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the SHS-Center of MISIS–ISMAN
1 bld, 4 Leninskiy Prosp. Moscow 119049
Федор Алексеевич Басков – к.т.н., начальник сектора АО «Композит», науч. сотрудник НУЦ СВС МИСИС– ИСМАН
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
141070, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, 4
Fedor A. Baskov – Cand. Sci. (Eng.), Head of the Sector of JSC «Kompozit», Researcher of the SHS-Center of MISIS–ISMAN
1 bld, 4 Leninskiy Prosp. Moscow 119049
4 Pionerskaya Str., Korolev, Moscow region 141070
Максим Геннадьевич Хомутов – к.т.н., ст. науч. сотрудник лаборатории гибридных аддитивных технологий Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ МИСИС)
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
Maxim G. Khomutov – Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Laboratory of hybrid additive technologies of the National University of Science and Technology “MISIS” (NUST MISIS)
1 bld, 4 Leninskiy Prosp. Moscow 119049
Павел Александрович Логинов – д.т.н., ст. науч. сотрудник НУЦ СВС МИСИС–ИСМАН
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
Pavel A. Loginov – Dr. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the SHS-Center of MISIS–ISMAN
1 bld, 4 Leninskiy Prosp. Moscow 119049
Тамара Александровна Лобова – д.т.н., профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП) НИТУ МИСИС
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
Tamara A. Lobova – Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Department of Powder Metallurgy and Functional Coating (PM&FC) of NUST MISIS
1 bld, 4 Leninskiy Prosp. Moscow 119049
Евгений Александрович Левашов – д.т.н., проф., член-корр. РАН, зав. кафедрой ПМиФП, НИТУ МИСИС, директор НУЦ СВС МИСИС–ИСМАН
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1
Evgeny A. Levashov – Dr. Sci. (Eng.), Prof., Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Head of the Department of PM&FC of NUST MISIS, Director of the SHS-Center of MISIS–ISMAN
1 bld, 4 Leninskiy Prosp. Moscow 119049
Методами самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, измельчения пористых спеков, воздушной классификации целевой фракции, горячего изостатического прессования порошка-прекурсора и вакуумной термической обработки получены экспериментальные образцы дисперсионно-твердеющего никелевого сплава base+10Fe–0,3Hf–0,3Zr– 0,25Ta, сочетающего высокие значения показателей пластичности и прочности при температурах 20 и 800 °C (σв = 1592 МПа, ε = 6,5 % при t = 20 °C; σв = 623 МПа, ε = 32 % при t = 800 °C) за счет упрочнения матричной фазы когерентными высокодисперсными выделениями α-(Fe, Cr) фазы и наночастицами интерметаллидной топологически плотноупакованной σ-фазы. Методом in situ исследования с использованием просвечивающей электронной микроскопии твердорастворных превращений при нагреве ламели непосредственно в колонне микроскопа установлена оптимальная температура вакуумной термической обработки – t = 900 °C, при которой из первичных частиц α-(Fe, Cr) образуются высокодисперсные вторичные выделения (Fe, Cr) размером 10–80 нм и интерметаллидные частицы σ-фазы размером 100–250 нм. Легирование цирконием и железом сохраняет высокий уровень стойкости к высокотемпературному окислению при t = 1000 °C за счет формирования плотного защитного слоя Al2O3 с включениями комплексного оксида (Hf, Zr)O2. Окисление протекает по логарифмическому закону и практически полностью останавливается после 25 ч термоциклирования. Диффузия кислорода от поверхности образца в глубину металла проходит по границам зерен через конгломераты оксидов (Hf, Zr)O2. Уровень жаростойкости сплавов, несмотря на относительно высокую долю железа, составляет 12,24 г/м2 для base+5Fe–0,3Hf–0,3Zr–0,25Ta и 14,23 г/м2 для base+10Fe–0,3Hf–0,3Zr-0,25Ta.
Experimental specimens of the precipitation-hardenable nickel alloy base+10Fe–0.3Hf–0.3Zr–0.25Ta were produced by selfpropagating high-temperature synthesis, crushing of porous sintered compacts, air classification of the target fraction, hot isostatic pressing of the precursor powder, and vacuum heat treatment. The alloy exhibited a favorable combination of strength and ductility-related deformation characteristics at 20 and 800 °C (compressive strength = 1592 MPa, strain = 6.5 % at 20 °C; compressive strength = 623 MPa, strain = 32 % at 800 °C) owing to strengthening of the matrix phase by coherent, highly dispersed precipitates of the α-(Fe, Cr) phase and nanoparticles of the intermetallic topologically close-packed σ phase. Using in situ transmission electron microscopy to study solid-solution transformations during heating of a lamella directly in the microscope column, the optimum vacuum heat-treatment temperature was established as 900 °C. At this temperature, primary α-(Fe, Cr) particles give rise to highly dispersed secondary (Fe, Cr) precipitates measuring 10–80 nm and intermetallic σ-phase particles measuring 100–250 nm. Alloying with zirconium and iron preserves a high level of resistance to high-temperature oxidation at 1000 °C owing to the formation of a dense protective Al2O3 layer containing inclusions of the complex oxide (Hf, Zr)O2. Oxidation follows a logarithmic law and almost completely ceases after 25 h of thermal cycling. Oxygen diffusion from the specimen surface into the metal interior proceeds along grain boundaries through conglomerates of (Hf, Zr)O2 oxides. Despite the relatively high iron content, the oxidation resistance of the alloys remains high, amounting to 12.24 g/m2 for base+5Fe–0.3Hf–0.3Zr–0.25Ta and 14.23 g/m2 for base+10Fe–0.3Hf–0.3Zr–0.25Ta.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.