2 / 11
and increases the crystal lattice mismatch of
γ
and
γ
0
-phases which has considerable
impact on the long-term strength of the alloys. The authors perform the comparative
analysis of the changes occurred in both the structure and properties of the alloys
under consideration.
Keywords
:
intermetallic compound
Ni
3
Al
, high-temperature annealing, lattice
mismatch of
γ
and
γ
0
-phases, long-term strength.
Сплавы ВКНА, разработанные на основе интерметаллида Ni
3
Al,
относятся к перспективным жаропрочным материалам нового по-
коления и являются альтернативой никелевым суперсплавам ЖС6У,
ЖС26, ЖС32, превосходя их по жаростойкости, рабочим температу-
рам, удельной прочности [1–4]. Интерметаллидные сплавы применя-
ются для лопаток газовых турбин, элементов камер сгорания, створок
регулируемого сопла и других высокотемпературных тонкостенных
литых деталей.
Термостабильность интерметаллидных сплавов объясняется [3, 4]
близостью состава к эвтектическому
γ
0
–Ni
3
Al (до 90%) +
γ
–Ni-твердый
раствор, что с одной стороны определяет незначительное изменение
объема фаз во всем температурном интервале, с другой — реша-
ет проблему повышения низкотемпературной пластичности за счет
образования прерывистых пластичных
γ
-прослоек, равномерно рас-
пределенных в
γ
0
-матрице и обеспечивающих передачу скольжения
дислокаций через границы зерен.
Другая причина повышенной стабильности сплавов ВКНА связа-
на со структурой и свойствами самой фазы Ni
3
Al, имеющей, как и
все фазы с упорядоченной структурой, положительную температур-
ную зависимость напряжения течения и высокую энергию активации
диффузии. В результате для достижения одинакового уровня жаро-
прочности в сплавах на основе
γ
0
-фазы требуется в 1,8–2,5 раза мень-
ше тугоплавких элементов, чем в никелевых суперсплавах [4], что
позволяет считать сплавы ВКНА малолегированными высокотемпера-
турными материалами.
Основные механизмы упрочнения сплавов ВКНА в большинстве
случаев аналогичны тем, которые используют в жаропрочных нике-
левых сплавах, и связаны с формированием металлографической и
кристаллографической текстуры, твердорастворным упрочнением и
созданием гетерофазной структуры с оптимальным значением несо-
ответствия параметров кристаллических решеток
γ
- и
γ
0
-фаз [5–7].
Установлено [8–10], что уменьшение протяженности поперечных
границ в столбчатой структуре или отсутствие их в монокристалличе-
ской благоприятно влияют на сопротивление ползучести и длительную
прочность. Прочность монокристаллов ориентации <111> значитель-
но выше по сравнению с монокристаллами ориентации <001> и <011>.
Эффективность твердорастворного упрочнения определяется раз-
личием в электронном строении и размерах атомов алюминия или
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 1 113