Preview

Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ЭП742-ИД В КОНТЕКСТЕ ИНТЕГРИРОВАННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ИНЖИНИРИНГА (IСМЕ) Часть I. Результаты экспериментальных исследований

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-1-30-42

Полный текст:

Аннотация

Изучены реологические свойства сплава ЭП742-ИД при высокотемпературных испытаниях на сжатие цилиндрических образцов с различным отношением сходственных начальных размеров диаметра и высоты (d0 /h0). По результатам испытаний в интервалах температур t = 1000÷1150 °С и начальных скоростей деформации ε·0 = 3·10–2÷3·10–4 с–1 показано, что повышение напряжения течения сжатия с ростом отношения d0 /h0 проявляется при всех температурах и скоростях деформации с линейной зависимостью от величины ε·0 и отношения d0 /h0. Предложена методика пересчета показателей сопротивления деформации на заданное отношение сходственных размеров. Повышение напряжения течения сжатия связывается с увеличением коэффициента жесткости образцов и их удельных контактных поверхностей. Установлена температурная зависимость кажущейся энергии активации пластической деформации (Qдеф) сплава, ее связь с фазовым составом и условиями протекания процесса динамической рекристаллизации γ-твердого раствора. В температурных условиях начала развития процесса динамической рекристаллизации γ-твердого раствора (1000–1050 °С) величина Qдеф у образцов с d0 /h0 = 0,75 составляет 959 кДж/моль. Наибольшие значения Qдеф у образцов с d0 /h0 = 0,75, равные 1248 и 1790 кДж/моль, наблюдаются в области температур интенсивного растворения и коагуляции зернограничной γ ′-фазы (1050–1100 °С). У образцов с d0 /h0 = 3,0 в этой области температур значение Qдеф повышается до 2277 кДж/моль. В области температур гомогенного γ-твердого раствора с зернограничными первичными и вторичными карбидами (1100–1150 °С) кажущаяся энергия активации пластической деформации снижается до 869 кДж/моль. Приведены результаты сжатия образцов сплава при однократном и многократном последовательном нагружении с различной длительностью междеформационных пауз. Показано, что метадинамическая рекристаллизация в условиях эксперимента в γ + γ ′-области не совершается, а в γ-области протекает вяло

Об авторах

В. К. Носов
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ (НИУ)), Ступинский филиал
Россия

докт. техн. наук, профессор кафедры технологии и автоматизации обработки материалов

(142800, Московская обл., г. Ступино, ул. Пристанционная, 4)



С. А. Кононов
АО Металлургический завод “Электросталь”
Россия

канд. техн. наук, зам. ген. директора

(144002, Московская обл., г. Электросталь, ул. Железнодорожная, 1)



А. C. Перевозов
АО «СМК»
Россия

техн. директор 

(142800, Московская обл., г. Ступино, ул. Пристанционная, вл. 2)



П. А. Нестеров
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ (НИУ)), Ступинский филиал
Россия

канд. техн. наук, доцент кафедры технологии и автоматизации обработки материалов

(142800, Московская обл., г. Ступино, ул. Пристанционная, 4)



Ю. Ю. Щугорев
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ (НИУ)), Ступинский филиал
Россия
канд. техн. наук, доцент кафедры технологии и автоматизации обработки материалов

(142800, Московская обл., г. Ступино, ул. Пристанционная, 4)



Ю. А. Гладков
OOO «Квантор Форм»
Россия

канд. техн. наук, доцент, рук-ль отдела продаж и сопровождения

(115088, г. Москва, 2-й Южнопортовый проезд, 16, стр. 2)



Список литературы

1. Integrated computational materials engineering: A transformational discipline for improved competitiveness and national security. 1st ed. Washington, DC: The National Academies Press, 2008.

2. Horstemeyer M.F. Integrated computational materials engineering (ICME) for metals. Warrendale: The Minerals, Metals and Materials Society; Hoboken: John Wiley and Sons, 2012.

3. Schmitz G.J., Prahl U. Introduction, in integrative computational materials engineering: Concepts and applications of a modular simulation platform. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., KGaA, 2012.

4. Arnold S.M., Holland F.A., Bednarcyk B.A., Pineda E.J. Combining material and model pedigree is foundational to making ICME a reality // Integr. Mater. Manuf. Innov. 2015. Vol. 4. P. 4—30.

5. Allison J. Integrated computational materials engineering: A perspective on progress and future steps // J. Metals. 2011. Vol. 63. No. 4. P. 15—18.

6. Materials genome initiative for global competitiveness. URL: https://www.whitehouse.gov/mgi (дата обращения: 01.02.2017).

7. Huber D., Stotter C., Sommitsch C., Mitsche S., Poelt P., Buchmayr B., Stockinger M. Microstructure modeling of the dynamic recrystallization kinetics during turbine disc forging of nickel superalloy Alloy 718PLusTM // Superalloys 2008: 11th Intern. symp. (Champion, Pennsylvania, USA, 14—18 Sept. 2008). Pittsburgh, PA: TMS, 2008. P. 855—861.

8. Kodzhaspirov G.E., Terentyev M.I. Modeling the dynamically recrystallized grain size evolution of a superalloy // Mater. Phys. Mech. 2012. Vol. 13. No. 1. P. 70—76.

9. Matsui T. Dynamic recrystallization behavior of Waspaloy during hot working // Mater. Trans. 2014. Vol. 55. No. 2. P. 255—263.

10. Chen F., Cui Z., Ou H., Long H. Mesoscale modeling and simulation of microstructure evolution during dynamic recrystallization of a Ni-based superalloy // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2016. Vol. 122. No. 10. P. 890—902.

11. Furrer D., Goetz R., Shen G. Modeling and simulation of Alloy 718: Microstructure and mechanical properties // Superalloy 718 & Derivatives: 7th Intern. symp. (Pittsburgh, Pennsylvania, USA, 10—13 Oct. 2010). Pittsburgh, PA: TMS, 2010. P. 663—677.

12. Sajjadi S.A., Nategh A.S. High temperature deformation mechanism map for the high performance Ni-base superalloy GTD-111 // Mater. Sci. Eng. 2001. Vol. 307. P. 158—164.

13. Kitashima T., Ping D.H., Wang J., Harada H. Phase-field modeling of γ’ precipitation in multi-component Nibase superalloys // Superalloys 2008: 11th Intern. symp. (Champion, Pennsylvania, USA, 14—18 Sept. 2008). Pittsburgh, PA: TMS, 2008. P. 819—827.

14. Warnken N., Drevermann A., Ma D., Fries S.G., Steinbach I. Development of a simulation approach to microstructure evolution during solidification and homogenization using the phase field method // Superalloys 2008: 11th Intern. Symp. (Champion, Pennsylvania, USA, 14—18 Sept. 2008). Pittsburgh, PA: TMS, 2008. P. 951—962.

15. Chen L.Q. Phase-field method and Materials Genome Initiative (MGI) // Mater. Sci. A. 2014. Vol. 59. No. 15. P. 1641—1645.

16. Li Z., Liu B., Xu Q. Microstructure simulation on recrystallization of an as-cast nickel based single crystal superalloy // Comput. Mater. Sci. 2015. Vol. 107. P. 122—133.

17. Azarbarmas M., Aghaie-Khafri, Cabrera J.M., Calvo J. Dynamic recrystallization mechanisms and twining evolution during hot deformation of Inconel 718 // Mater. Sci. Eng. 2016. Vol. 678. P. 137—152.

18. DEFORM-3D — Scientific Forming Technologies Corporation. URL: http://www.deform.com/products/ (дата обращения: 01.02.2017).

19. QForm — Quantor Form. URL: http://www.qform3d.ru/products (дата обращения: 01.02.2017).

20. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982.

21. Пуарье Ж.П. Высокотемпературная пластичность кристаллических тел. М.: Металлургия, 1982.

22. Фрост Г.Дж., Эшби М.Ф. Карты механизмов деформации. Челябинск: Металлургия, Челяб. отд-ние, 1989.

23. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1978.

24. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977.

25. Охрименко Я.М., Тюрин В.А. Теория процессов ковки: Учеб. пос. для вузов. М.: Высш. шк., 1977.

26. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: Справочник. М.: Металлургия, 1983.

27. Бердин В.К., Бердин Н.В., Лукьянов В.В. Упруго-вязко-пластическое поведение материала в задачах численного моделирования одноосного сжатия, растяжения и чистого сдвига // Кузнеч.-штамп. пр-во. Обраб. материалов давлением. 2015. No. 3. С. 33—42.

28. Носов В.К., Щипунов Г.И., Овчинников А.В. Построение кривых текучести при изотермической осадке цилиндрических образцов // Завод. лаб. 1988. Т. 54. No. 5. С. 82—85.

29. Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением: Справочник. М.: Металлургия, 1982.

30. Харитонин C.B., Смирнов В.К., Бондин А.Р. Сопротивление деформации углеродистых инструментальных и других легированных сталей и сплавов // Изв. вузов. Чер. металлургия. 1990. No. 2. С. 30—32.

31. Бердин В.К., Бердин Н.В. Моделирование одноосного сжатия цилиндрических образцов с различной исходной высотой // Кузнеч.-штамп. пр-во. Обраб. материалов давлением. 2011. No. 3. С. 33—39.

32. Zhang P., Yi C., Chen G., Qin H., Wang C. Constitutive model based on dynamic recrystallization behavior during thermal deformation of a nickel-based superalloy // Metals. 2016. Vol. 6. No. 7. P. 161—171.

33. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов. 3-е изд. М.: МИСиС, 2005.

34. Петрушин Н.В., Логунов А.В., Горин В.А. Структурная стабильность никелевых жаропрочных сплавов при высоких температурах // Металловедение и терм. обраб. металлов. 1984. No. 5. С. 36—38.

35. Логунов А.В., Шмотин Ю.Н. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин (материалы и технологии). М.: Наука и технологии, 2013.

36. Клещев А.С., Власова О.Н., Корнеева Н.Н., Рязанова Р.Г. Исследование кинетики собирательной рекристаллизации дисперсионно-твердеющих никелевых сплавов // Технол. легких сплавов. 1981. No. 6. С. 53—57.

37. Масленков С.Б., Кабанов И.В., Масленкова Е.А., Абрамов О.В., Мелькумов И.Н. Влияние температуры и скорости деформирования на пластичность сплава ХН62БМКТЮ // Металловедение и терм. обраб. металлов. 1999. No. 10. С. 21—23.

38. Monajati H., Jahazi M., Yue S., Taheri A.K. Deformation characteristics of isothermal forged UDIMET 720 nickelbase superalloy // Metall. Mater. Trans. A. 2005. Vol. 360. P. 895—905.

39. Sajjadi S.A., Chaichi A., Ezatpour H.R., Maghsoudlou A., Kalaie M.A. Hot deformation processing map and microstructural evaluation of the Ni-based superalloy Ni738LC // J. Mater. Eng. Perform. 2016. Vol. 25. No. 4. P. 1269—1275.

40. Kashyap B.P., Chaturvedi M.C. Activation energy for superplastic deformation of in 718 superalloy // Scr. Mater. 2000. Vol. 43. P. 429—433.

41. Brown A.A., Bammann D.J. Validation of a model for static and dynamic recrystallization in metals // Int. J. Plast. 2012. Vol. 32—33. P. 17—35.

42. Gardner S., Li W., Coleman M., Johnston R. The effects of thermomechanical history on the microstructure of a nickel-base superalloy during forging // Mater. Sci. Eng . 2016. Vol. 668. P. 263—270.


Для цитирования:


Носов В.К., Кононов С.А., Перевозов А.C., Нестеров П.А., Щугорев Ю.Ю., Гладков Ю.А. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ЭП742-ИД В КОНТЕКСТЕ ИНТЕГРИРОВАННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ИНЖИНИРИНГА (IСМЕ) Часть I. Результаты экспериментальных исследований. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2018;(1):30-42. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-1-30-42

For citation:


Nosov V.K., Kononov S.A., Perevozov A.S., Nesterov P.A., Shchugorev Y.Y., Gladkov Y.A. Rheological properties of EP742-ID alloy in the context of Integrated Computational Materials Engineering (ICME). Part 1. Results of experimental research. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy. 2018;(1):30-42. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-1-30-42

Просмотров: 287


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)