Исследование вязкоупругого перехода в жаропрочном поликристаллическом сплаве ВЖ171 системы Ni - Со - Сг

Жаропрочные материалы, используемые, например, в деталях авиационной техники, подвергаются воздействию высоких температур и нагреваются под влиянием переменных внешних сил. В какой-то момент времени материал, сначала испытавший малую деформацию, перестает быть просто упругим и переходит в вязкоупругое состояние. В нем развивается микротекучесть, впоследствии приводящая к ползучести. В работе представлены результаты исследования микротекучести в жаропрочном поликристаллическом сплаве ВЖ171 системы Ni - Со - Сг. Высокотемпературный фон внутреннего трения исследовали методом механической спектроскопии. Установлено, что переход сплава из упругого в вязкоупругое состояние протекает в две стадии и сопровождается микротекучестью в результате движения дислокаций. Определены первая и вторая энергии активации высокотемпературного фона внутреннего трения для исследуемого состояния материала. Приведена формула для расчета температуры перехода. Полученные результаты могут быть использованы при исследовании состояний жаропрочных, высокотемпературных и структурированных материалов, а также аморфных металлов и сплавов.

1. Fang D., Li W., Cheng Т., et al. Review on mechanics of ultra-high-temperature materials / ActaMech. Sin. 2021. N 37(9). P 1347-1370. DOT 10.1007Ы0409-021-01146-3

2. Ланда у Л. Д., Лифши ц Е. М. Теория упругости. — М.: Наука, 1987. — 248 с.

3. Marchenko V I., Misbah Ch. Model of plasticity of amorphous materials / Phys. Rev. E. 2011. Vol. 84. Issue 2. E 021502(1 - 7). DOT 10.1103/PhysRevE.84.021502

4. Reed R. C. The Superalloys. Fundamentals and Applications. — Cambridge: University Press, 2006. — 372 p.

5. Головин С , Пушка р А., Леви н Д. Упругие и демпфирующие свойства конструкционных металлических материалов. — М.: Металлургия, 1987. — 190 с.

6. Zhou Y., Chen X., Qin S. A strain-compensated constitutive model for describing the hot compressive deformation behaviors of an aged Inconel 718 superalloy / High Temp. Mater. Proc. 2019. Vol. 38. E 436 - 443. DOT 10.1515/htmp-2018-0108

7. Колобов Ю. P. Диффузионно-контролируемые процессы на границах зерен и пластичность металлических поликристаллов. — Новосибирск: Наука, 1998. — 184 с.

8. Новик А., Берр н Б. Релаксационные явления в кристаллах. — М.: Атомиздат, 1975. — 472 с.

9. Постников В. С , Бауши с Я. П. Механизмы релаксационных явлений в твердых телах. — Каунас: Каунасский политехнический институт, 1974. — 364 с.

10. Шаповал Б. И., Аржавнтн н В. М. Механизмы высокотемпературного фона внутреннего трения металлов. — М.: ЦнииАтомИнформ, 1988. — 49 с.

11. Castillo М., No М., Jimenez J., et al. High temperature internal friction in a Ti-46Al-lMo-0.2Si intermetallic, comparison with creep behavior / Acta Materialia. 2016. Vol. 103. E 46 - 56. DOI: 10.1016/j.actamat.2015.09.052

12. Usategui L., Klein Т., No M., et al. High-temperature phenomena in an advanced intermetallic nano-lamellar y-TiAl-based alloy. Part I: Internal friction and atomic relaxation processes / Acta Materialia. 2020. Vol. 200. E 442 - 454. DOI: 10.1016/j.actamat.2020.09.025

13. Божко С. А., Колобов Ю. P., Манохин С. С. и др. Исследование влияния термомеханических обработок на структурно-фазовое состояние и механические свойства сплава ВЖ171 / Известия вузов. Физика. 2019. Т. 62. № 12. С. 134 -140. DOI: 10.17223/00213411/62/12/134

14. Леви н Д. М., Фролов Д. О., Манохин С. С. Активационные характеристики вязкоупругих свойств жаропрочного сплава на основе системы Ni - Со - Сг, упрочненного объемным азотированием / Известия вузов. Физика. 2022. Т. 65. № 7. С. 85-94. DOI: 10.17223/00213411/65/7/85

15. Weller М., Hirscher М., Schweizer Е., Kronmiiller Н. High temperature internal friction in NiAl single crystals / J. Phys. IV Proc. EDP Sci. 1996. Vol. 06 (C8). E 231 - 234. DOI: 10.1051/jp4:1996849

16. Blanter M., Golovin I., Neuhauser H., Sinning H.-R. Internal Friction in Metallic Materials. — New York: Springer, 2007. — 539 p.

17. Schoeck G., Bisogni E., Shyne J. The activation energy of high temperature internal friction / Acta Metallurgica. 1964. Vol. 12. Issue 12. E 1466 - 1468. DOI: 10.1016/0001-6160(64)90141-5

18. Постников В. С. Внутреннее трение в металлах. — М.: Металлургия, 1974. — 352 с.

19. Лурь е А. И. Теория упругости. — М.: Наука, 1970. — 940 с.

20. Харитоно в А. В. К теории амплитудно-зависимого внутреннего трения кристаллических сред / Акустический журнал. 1965. Т. XI. Вып. 2. С. 226 - 232.

21. Golovin I. S., Zadorozhnyy V. Yu., Andrianova Т. S., Estrin Yu. Z. Relaxation and Hysteresis Internal Friction in Ultra Fine Grained Copper at Temperatures of up to 400 °C / Bull. RAS. Physics. 2011. Vol. 75. N 10. E 1290 - 1299.

22. Бланте р M. С., Головин И. С., Головин С. А., Ильин А. А. Механическая спектроскопия металлических материалов. — М.: МИА, 1994. — 256 с.

23. Косеви ч А. М. Дислокации в теории упругости. — Киев: Наукова думка, 1978. — 220 с.

24. Горбатенко В. В., Данило в В. П., Зуев Л. Б. Неустойчивость пластического течения: полосы Чернова - Людерса и эффект Портевена - Ле Шателье / ЖТФ. 2017. Т. 87. Вып. 3. С. 372-377. DOI: 10.21883/JTE2017.03.44241.1818

25. David Е., Jackson I. High-temperature internal friction and dynamic moduli in copper / Mater. Sci. Eng. 2018. A730. E 425 -437. DOI: 10.1016/j.msea.2018.05.093

26. Гридне в С. А., Калини н Ю. E. О вакансионной природе высокотемпературного фона внутреннего трения в твердых телах / ЖТФ. 2022. Т. 92. № 2. С. 242 – 249. DOI: 10.21883/0000000000

27. Матюни н В. М., Кудряков О. В., Варавк а В. Н., Марченко в А. Ю. Микромеханика малых деформаций в металлических сплавах при лазерном облучении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 10. С. 66 - 72. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-10-66-72

28. Магомедов М. Н. О критерии фазового перехода кристалл - жидкость / ЖТФ. 2008. Т. 78. Вып. 8. С. 93 - 100.

29. Kulkov V G., Syshchikov A. A. Contribution of Porous Grain Boundaries to the High-Temperature Background of Internal Friction / Russ. Metallurgy. 2020. E 277 - 281. DOI: 10.1134/S0036029520040175

30. Беломытце в M. Ю. Исследование окалиностойкости жаропрочного никелевого сплава со структурой у'-фазы / Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 1. С. 52 - 58. DOI: 10.17073/0368-0797-2021-1-52-58

31. Каблов Д. Е., Сидоров В. В., Пучков Ю. А. Особенности диффузионного поведения примесей и рафинирующих добавок в никеле и монокристаллических жаропрочных сплавах / Авиационные материалы и технологии. 2016. № 1(40). С. 24-31.

32. Тарасов Д. П. Высокотемпературный фон внутреннего трения в нанокомпозитах / ЖТФ. 2013. Т. 83. Вып. 2. С. 65 - 69.

33. Дворецко в Р. М., Славин А. В., Тихонов М. М., Куко И. С. Контроль химического состава жаропрочных никелевых сплавов в процессе производства изделий из них по аддитивным технологиям / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 4. С. 71 - 80. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-4-71-80