ИСТИНА

Проект направлен на решение проблемы экспериментального построения многокомпонентных диаграмм фазовых равновесий никеля и кобальта с переходными металлами IV-VII групп, основными легирующими элементами никелевых и кобальтовых суперсплавов. Предполагается построение двух изотермических сечений многокомпонентных диаграмм фазовых равновесий, соответствующих двум основным технологическим операциям получения суперсплавов: а) при температуре 1375 К – гомогенизационный отжиг литых сплавов; б) при температуре 1200 К – отжиг дисперсионного твердения (максимальная рабочая температура суперсплавов). Полученные результаты позволят установить количество фаз на изотерме многокомпонентной системе, находящихся в равновесии с ГЦК твердым раствором на основе никеля или кобальта (γ-фаза), число которых и определяет число функций для описания межфазной поверхности ГЦК твердого раствора в многокомпонентной системы. В завершении построения изотерм будет осуществлено аналитическое описание кусочно непрерывной функцией (F) межфазной поверхности ГЦК твердого раствора в многокомпонентной системе (максимально возможная концентрация легирующих компонентов). Разница значений функции F при температуре гомогенизации и температуре дисперсионного твердения и определяет область поиска оптимальных составов твердеющих никелевых и кобальтовых суперсплавов. Более того, можно заранее рассчитать исходный состав так, чтобы при распаде твердого раствора выделялась определенная фаза, или несколько фаз. Можно также оценить количество и состав выделяющихся фаз. Оптимизация качественного и количественного состава сплавов, а также их структуры в многокомпонентных системах в данном проекте будет осуществлена путем исследования закономерностей изменения твердости и жаропрочности.

1. С использованием современных методов физико-химического анализа построены изотермические сечения диаграмм фазовых равновесий и установлены фазовые равновесия в 11 трехкомпонентных системах Co-Ni-(Nb,Ta,Cr,Mo,W), Co-Cr-(Nb,Ta,Mo), Co-Mo-(Nb,Ta) и Co-W-Ta при 1200 К, а также в 15 трехкомпонентных системах Co-Ni-(Nb,Ta,Cr,Mo,W), Co-Cr-(Nb,Ta, Mo), Co-Mo-(V,Nb,Ta), Co-W-(Nb,Ta) и Co-V-(Nb,Ta) при 1375 К. 2. Комплексом методов физико-химического анализа с использованием метода графов установлены фазовые равновесия в 37 четырехкомпонентных системах никеля, кобальта, рения и переходных металлов V – VI групп при 1375 К: 1) Ni-Re-V-Nb; 2) Ni-Re-V-Ta; 3) Ni-Re-Nb-Ta; 4) Ni-Re-W-V; 5) Ni-Re-Cr-Nb; 6) Ni-Re-Mo-Nb; 7) Ni-Re-W-Nb; 8) Ni-Re-Cr-Ta; 9) Ni-Re-Mo-Ta; 10) Ni-Re-W-Ta; 11) Ni-Re-Cr-W; 12) Ni-Re-Mo-W; 13) Co-Cr-Nb-Ta; 14) Co-Cr-Mo-Nb; 15) Co-Cr-Mo-W; 16) Co-Cr-Mo-Ta; 17) Co-Cr-Nb-W; 18) Co-Cr-W-Ta; 19) Co-Mo-Nb-W; 20) Co-Mo-Nb-Ta; 21) Co-Mo-W-Ta; 22) Co-Nb-W-Ta; 23) Co-Ni-V-Nb; 24) Co-Ni-V-Ta; 25) Co-Ni-Nb-Ta; 26) Co-Ni-V-Cr; 27) Co-Ni-V-Mo; 28) Co-Ni-V-W; 29) Co-Ni-Nb-Cr; 30) Co-Ni-Nb-Mo; 31) Co-Ni-Nb-W; 32) Co-Ni-Ta-Cr; 33) Co-Ni-Ta-Mo; 34) Co-Ni-Ta-W; 35) Co-Ni-Cr-Mo; 36) Co-Ni-Cr-W; 37) Co-Ni-Mo-W. 3. С использованием метода графов осуществлена полиэдрация изотермических сечений пятикомпонентных диаграмм фазовых равновесий, входящих в восьмикомпонентную систему Ni-Re-V-Nb-Ta-Cr-Mo-W и установлено существование в данной системе при 1375 К восьми областей пятифазных равновесий. Показано, что шести-, семи- и восьмифазные равновесия в восьмикомпонентной системе Ni-Re-V-Nb-Ta-Cr-Mo-W при 1375 К не образуются. 4. Установлено, что в восьмикомпонентной системе Ni-Re-V-Nb-Ta-Cr-Mo-W при 1375 К никелевый твердый раствор находится в равновесие с фазами α, β, δ, λ, σ, χ, P и твердым раствором на основе рения. Показано, что в многокомпонентных системах кобальта и никеля с переходными металлами V-VI групп при 1375 К ГЦК никель-кобальтовый твердый раствор находится в равновесии с фазами α, β, δ, εCo, λ, λ', μ, σ, χ, R, Co3W, Co3Ta. 5. Предложен комбинированный метод построения изотермический сечений диаграмм фазовых равновесий путем наплавки никель-кобальтовых сплавов на тугоплавкие ОЦК металлы и отработана методика применения этого метода для двух- и трехкомпонентных систем. 6. Экспериментально установлена растворимость легирующих компонентов в твердом растворе на основе никеля в пятикомпонентной системе Ni-Re-Mo-Nb-Cr при 1375 К и 1200 К и трехкомпонентных системах никеля и кобальта с переходными металлами V-VI групп. 7. Разработан метод математического описания поверхности ГЦК твердого раствора кусочно-непрерывной функцией. Осуществлено аналитическое описание кусочно-непрерывной функцией межфазной поверхности ГЦК никелевого и никель-кобальтового твердого раствора с упрочняющими фазами при 1375 К и при 1200 К в указанных системах и определена область дисперсионного твердения легированных никель-кобальтовых сплавов на основе разницы в концентрациях легирующих элементов, образующих упрочняющие фазы, при 1375 К и при 1200 К. 8. Определены закономерности изменения твердости образцов сплавов, вызванные взаимным влиянием легирующих элементов в двух-, трех-, четырех- и пятикомпонентных никелевых сплавах соответствующих систем, составляющих пятикомпонентную систему Ni-Re-Nb-Cr-Mo, и никель-кобальтовых сплавов трехкомпонентных систем кобальта и никеля с ниобием и танталом. 9. Разработан способ представления результатов исследования путем построения диаграмм состав-структура-свойство для дисперсионно-твердеющих сплавов на основе никеля и построены диаграммы состав-структура-твёрдость для трёхкомпонентных систем Ni-Nb-Mo, Ni-Cr-Mo, Ni-Cr-Re, Ni-Nb-Re, Ni-Cr-Nb, Ni-Mo-Re. 10. Произведена оценка взаимного влияния элементов на устойчивость к высокотемпературному окислению на воздухе при 1200 К однофазных и дисперсионно-упрочнённых сплавов с ГЦК структурой двух-, трех-, четырех- и пятикомпонентных систем никеля, рения и переходных металлов V-VI и трехкомпонентных систем кобальта и никеля с ниобием и танталом.