Представлен обзор материалов, опубликованных за рубежом, и рассмотрена проблема образования макродефектов ликвационного происхождения в крупнотоннажных слитках из сплавов на никелевой основе. Показано, что пятнистая ликвация поражает прежде всего слитки суперсплавов, содержащих в своем составе ниобий, титан, алюминий. Чем выше содержание этих элементов в сплаве, тем меньше масса слитка, который может быть выплавлен без дефектов. Проанализированы причины возникновения дефектов и определены меры борьбы с ними.

Рассмотрены особенности формирования слитков ЭШП из никелевых суперсплавов, содержащих титан и алюминий, в токоподводящем кристаллизаторе при относительном перемещении слитка и кристаллизатора. Показано, что в этом случае не пригодны флюсы, предназначенные для ЭШП таких сплавов по канонической схеме в стационарных кристаллизаторах. Предложен флюс с относительно низким температурным интервалом плавления, обеспечивающий стабильный состав и хорошее формирование слитков ЭШП из указанных сплавов.

Досліджено вплив об'ємної та високошвидкісної спрямованої кристалізації жароміцних нікелевих сплавів ЖС26 і ЖС32 за умов ускладненої усадки на структуру і властивості пустотілих виливків.

Кристаллизация водородонасыщенных расплавов в контролируемых условиях позволяет получить новый класс пористых материалов - газары. Технологические параметры процесса такие, как парциальное давление водорода, общее газовое давление, температура расплава и скорость кристаллизации эффективно влияют на пористость, размер и форму пор, что дает возможность целенаправленно управлять структурой газаров. Методами количественной металлографии определены условия ее формирования. Наиболее однородные никелевые слитки газаров получены при повышении общего газового давления в системе в период затвердевания расплава, а также при снижении парциального давления водорода. Возникновение газового зазора между холодильником и слитком в ходе направленной кристаллизации водородонасыщенных расплавов лимитирует теплообмен и приводит к нарушению кооперативного роста газовых пузырей и кристаллов, однако негативное влияние данного процесса заметно ослабевает при повышении парциального давления водорода, что также способствует получению однородных слитков газаров.

Ключ. слова: поверхностная сегрегация, атомное упорядочение, спонтанная намагниченность, работа выхода, преципитаты наноразмера
Індекс рубрикатора НБУВ: К222.033 + К232.203.3

Рубрики:

Будова і дефекти злитків заліза та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

С помощью метода направленной кристаллизации получены бикристаллические образцы с регулярной структурой, центром которых служит базовый монокристалл борида, а пространство между его разветвлениями заполнено монокристаллической в пределах зерна (колонии) никелевой фазой. Проанализирован сопряженный рост фаз квазиэвтектических сплавов никель-бор в процессе зарождения и стационарного роста пластинчатого композита с высоким содержанием (~ 75 об. %) боридной фазы. Определены условия кристаллизации, обеспечивающие структурную стабильность сплавов вплоть до предплавильной температуры.

Досліджено вплив Ti та Ni-Mg-Ce-лігатур на структуру мідно-нікелевих сплавів за різного залишкового вмісту титану та магнію. Визначені оптимальні склади лігатур для одержання високих показників міцності.

Исследовано влияние условий кристаллизации (градиента температуры и скорости направленной кристаллизации), а также концентрации легирующих элементов и примесей на макроскопический фронт роста монокристаллов никелевых сплавов НВ-4 и ЖС32-ВИ. Экспериментально установленные оптимальные параметры выращивания монокристаллов с совершенной структурой соответствуют выпуклой форме макроскопического фронта кристаллизации с заостренной вершиной в виде отдельно растущей дендритной ячейки. Проанализирована взаимосвязь морфологии ячеистой структуры с формой макроскопического фронта роста монокристалла, формирующейся в процессе диссипации энергии кристаллизации.

Изучена принципиальная возможность использования отходов жаропрочных никелевых сплавов. Показано положительное влияние термовременной обработки. Управляемая направленная кристаллизация существенно улучшала комплекс физико-механических и эксплуатационных свойств получаемого литья.

Процесс кристаллизации нанокластеров Ni исследован методом молекулярной динамики с использованием tight-binding-потенциалов. Отмечена зависимость процесса формирования структуры кластера от условий охлаждения. При медленном охлаждении наблюдалось преимущественное формирование ГЦК-фазы, при быстром охлаждении в большинстве случаев отмечено образование икосаэдрической структуры. Проведенное моделирование указывает на возможность некоторого контроля формирования структуры кластеров Ni при кристаллизации.

Встановлено закономірності формування структури та зміни властивостей виливків з нікелевих жароміцних сплавів ЖСЗЛС-ВІ та ЗМІЗУ-ВІ під впливом поверхневого, об'ємного та комбінованого модифікування (з одночасним використанням поверхневого й об'ємного модифікування). Вперше за комбінованого модифікування сплаву ЖСЗЛС-ВІ встановлено оптимальний вміст алюмінату кобальту в елементах форми для поверхневого модифікування та цирконію (0,07 - 0,09 %) для об'ємного модифікування. Показано, що високотемпературна обробка розплаву (ВТОР) сприяє одержанню сплавів з високою однорідністю, а їх модифікування суттєво впливає на покращання структури та фізико-механічних властивостей виливків.

Досліджено розвиток теоретичних основ одержання в процесі керованої кристалізації якісних виливків з міді, мідних і нікелевих сплавів за неодноразового використання матеріалів. Вдосконалено існуючі та створено нові технологічні процеси й обладнання для їх здійснення. Розвинуто теоретичні основи реалізації керованої кристалізації з рафінуванням розплаву міді під час вакуумної плавки та механізму кристалізації міді в графітовій формі. Показано можливість використання технологічного вороття жароміцних нікелевих сплавів. Розроблено методи вимірювання теплопровідності металічних матеріалів під час різних температур і в різному агрегатному стані. Одержано відповідні залежності для алюмінію рідкометалевого кристалізатора. Розроблено методи оперативного контролю теплопровідності. Надано спосіб і сконструйовано установку для фізичного моделювання кристалізації виливків.

Методами рентгеновской дифракции и металлографии исследованы кристаллическая структура и закономерности кристаллизации железоникелевого бинарного сплава Н31, быстрозакалённого из расплава. Макро- и микроструктура аустенитного сплава оказалась существенно неоднородной на контактной и свободной поверхностях, а также в объёме ленты. Выявленные отличия дисперсности аустенитной фазы в локальных областях ленты связаны с разной скоростью охлаждения в условиях кристаллизации расплава на подложке.

Изучена возможность использования единичных нанокластеров Cu и Ni в качестве отдельных битов информации в устройствах памяти, построенных на принципе изменения фазового состояния носителя. Для этого на основе потенциала сильной связи проведено моделирование методом молекулярной динамики процессов структурообразования наночастиц данных металлов диаметром от 1,6 до 3,6 нм. Исследовано влияние различных условий кристаллизации на формирование внутреннего строения металлических нанокластеров. Сделан вывод, что характерной особенностью структурообразования в процессе кристаллизации является четко различимое влияние размера частицы на стабильность той или иной изомерной модификации. Определен предельный размер наночастицы, при котором еще возможен необходимый для записи информации структурный переход порядок - беспорядок.

У межах класичної теорії зародкоутворення Зельдовича та механізму прямого приєднання адсорбованих атомів досліджено кінетику утворення та росту поверхневих зародків у процесі лазерно-стимульованого електроосадження. Розраховано значення швидкості утворення та росту поверхневих зародків для режимів електроосадження плівок нікелю та цинку за допомогою постійного струму і за умов зовнішньої стимуляції лазерним випромінюванням.

Посредством низкотемпературной рентгеновской дифрактометрии исследованы фазовые превращения в насыщенном водородом никеле. Определено, что при дегазации водорода его содержание в никеле уменьшается до соотношения H/Me около 0,65. Дальнейшее уменьшение содержания водорода приводит к разделению на две фазы - обогащенный водородом и обедненный водородом твердые растворы, содержащие неизменное количество водорода вплоть до исчезновения обогащенной водородом фазы. Опираясь на идею Гиббса о двух типах реакций выделения и существующие экспериментальные данные, сделан вывод, что в действительности так называемый гидрид никеля является твердым раствором водорода в никеле, образующимся в результате разрыва смешиваемости в системе Ni - H. При дальнейшем увеличении содержания водорода за пределами купола он существует в широком интервале концентраций как пересыщенный твердый раствор водорода в никеле, который некорректно интерпретируют как гидрид никеля.

Приведены результаты экспериментов по наномодифицированию жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК, применяемого для деталей ответственного назначения. Обоснован выбор модификатора для исследуемого сплава; рассмотрена технология получения наномодификатора, рассчитана удельная поверхность наночастиц. Определено оптимальное количество вводимого наномодификатора в расплав. С помощью микрорентгеноспектрального анализа доказана усвояемость модификатора - карбонитрида титана в сплаве. Вследствие наномодифицирования достигнуто значительное измельчение структуры жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК.

Індекс рубрикатора НБУВ: К232.203 + В372.8с0

Рубрики:

Кристалізація нікелю та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж41115 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Изучено влияние величины температурного градиента на фронт кристаллизации и структуру никелевых сплавов. Установлено, что повышенные скорости кристаллизации обеспечивают формирование плоского фронта кристаллизации. Это позволяет снизить вероятность образования структурных дефектов и повысить трещиноустойчивость и другие свойства отливок. Подтверждено, что скорость направленной кристаллизации сплава ЖС32-ВИ должна быть не меньше 10 мм/мин.

Рассмотрены вопросы, связанные с получением качественных отливок из медных и никелевых сплавов в процессе управляемой кристаллизации при неоднократном использовании материалов. Усовершенствованы существующие и созданы новые технологические процессы и оборудование для их осуществления. Обобщены и развиты теоретические основы управляемой кристаллизации с рафинированием расплава отходов меди в процессе вакуумной плавки и механизма кристаллизации меди в графитовой форме. Установлены причины возникновения дефектов при непрерывном литье заготовок из бронзы. Показана возможность использования технологического возврата жаропрочных никелевых сплавов. Разработаны методы контроля теплопроводности металлических материалов при различных температурах и в различных агрегатных состояниях. Получены соответствующие зависимости для алюминия жидкометаллического кристаллизатора. Разработан способ и изготовлена установка для физического моделирования кристаллизации отливок.