Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы 16
1.1 Базовые технологии производства высоколегированных сплавов и композиционных металлических материалов 16
1.2 СВС металлургия 25
1.3 Базовые технологии исследования металлических расплавов 28
1.4 Современное состояние в области жаропрочных сплавов 34
1.5 Современные композиционные сплавы на основе Cu 38
1.5.1 Современные композиционные сплавы на основе Cu 38
1.5.2 Медные сплавы с ограниченной растворимостью в жидком состоянии 40
1.6 Аддитивные технологии (АТ) как альтернатива металлургическим методам получения металлических изделий 41
1.6.1 Технологические установки и методические подходы для получения изделий методами АТ 43
1.6.2 Способы получения исходных материалов (микрогранул) для АТ 44
1.7 Постановка научной задачи исследования 48
Глава 2. Экспериментальные методики, исходные материалы 50
2.1 Общая схема получения композиционных сплавов различного состава путем совмещения СВС и технологий ВИП 50
2.2 Объекты исследования 51
2.3 Исходные компоненты 54
2.4 Центробежная СВС-металлургия. Схема. Синтез. Установки 55
2.5 Методика теплофизического расчета скорости охлаждения 61
2.5.1 Цилиндр (Разливаемый и вытягиваемый расплав в ристаллизатор) 61
2.5.2 Полый цилиндр (цилиндрический кристаллизатор – изложница, кварцевая труба для вытягивания) 62
2.6 Исследование высокотемпературный вязкости металлических расплавов в твердом и жидко-твердом состоянии 64
2.7 Переплав ЛШМ методами вакуумно-индукционного плавления 67
2.8 Плазменное центробежное распыление расходуемого электрода 73
2.8.1 ПЦР. Методика распыления. Схема и внешний вид установки 73
2.8.2 Классификационный рассев микрогранул 75
2.8.3 Измерение гранулометрического состава порошков 75
2.8.4 Магнитная и электростатическая сепарация 76
2.9 Механотермическая обработка 77
2.9.1 Ковка 77
2.9.2 Волочение 77
2.9.3 Обработка поверхностей прутковых заготовок 78
2.10 Исследовательское оборудование 79
2.10.1 Исследование микроструктуры и РФА 79
2.10.2 Элементарный анализ 80
2.10.3 Измерение содержания примесей азота, кислорода и углерода 81
2.10.4 Анализ неразрушающего контроля 81
2.10.5 Исследование механических свойств 82
Глава 3. Апробация технологической схемы получения литых материалов, включающей стадии синтеза сплава методами СВС металлургии и ВИП на модельном сплаве Cu70/Fe30 с несмешивающимися компонентами 83
Введение 83
3.1 Синтез модельного сплава на основе Cu/Fe методами СВС металлургии 84
3.1.1 Термодинамические расчеты адиабатической температуры горения СВС-смеси 84
3.1.2 Влияние центробежного воздействия на формирование структуры и состава синтезированного сплава на основе Cu70Fe30. 86
3.1.3 Анализ микроструктуры сплава Cu70Fe30 синтезированного методом СВС 88
3.2 Механотермическая обработка (ковка) СВС-заготовки 93
3.3 Выплавка образцов сплава Cu70Fe30 методом ВИ-плавления и сравнительный анализ микроструктуры с СВС-сплавом 95
3.4 Исследование металлического расплава Cu70Fe30 в области Тпл 97
3.4.1 Исследование корреляционной зависимости декремента от Т 98
3.5 Получение готового продукта из сплава Cu70Fe30 в виде прутка (проволоки) 100
3.5.1 Расчет скорости охлаждения при кристаллизации сплава в момент вытягивания его из ванны расплава в кварцевый кристаллизатор 100
3.5.2 Переплав СВС-заготовок и вытягивание в стержень 102
3.5.3 Анализ неразрушающего контроля 103
3.5.4 Исследование структуры переплавленного стержня Cu70Fe30 104
3.6 Волочение и изготовление тонкого стержня (проволоки) 105
Выводы по главе 3 107
Глава 4. Отработка технологической схемы получения высоколегированного жаропрочного сплава на Co-основе включающей стадию СВС и последующего ВИП 109
Введение 109
4.1 Синтез жаропрочного сплава на Co основе методом СВС-металлургии 112
4.2 Исследование температурно-временных параметров на структуру сплава ХТН-61 (СВС-Ц) при ВИП 117
4.2.1 Исследование двухфазной области сплава ХТН-61-(СВС-Ц) при ВИП 118
4.2.2 Дегазация сплава ХТН-61 (СВС-Ц) при ВИП 120
4.2.3 Исследование воспроизводимости микроструктуры при различных температурах ВИП.ание воспроизводимости микроструктуры при различных температурах переплава 122
4.3 ВИП сплава ХТН-61 (СВС-Ц) и получение ЛПЗ при разливке в цилиндрический кристаллизатор 124
4.3.1 Приближенный теоретический расчет скорости охлаждения массивного слитка сплава ХТН-61Ц 125
4.3.2 Апробация ВИ-переплава и получение ЛПЗ из сплава ХТН-61 (СВС-Ц) 127
4.3.3 Ультразвуковой контроль дефектов ЛПЗ после ВИП 128
4.3.4 Фазовый состав и микроструктура переплавленного ХТН-61 (СВС-Ц) 128
4.4 Проведение ВИ-переплава сплава ХТН-61Ц и получение длинномерных электродов малого диаметра 132
4.5 Сравнительный анализ механических свойств ЛПЗ из сплава ХТН-61 (СВС-Ц) с промышленным аналогом 138
Выводы по Главе 4 139
Глава 5. Отработка интегральной технологической схемы получения композиционных сферических микрогранул на основе системы NiAl-Fe последовательным совмещением стадий СВС, ВИП и центробежной атомизации 143
Введение 143
5.1 Синтез литого, легированного сплава на основе алюминида никеля (NiAl) методом СВС-металлургии 148
5.2 Исследование температурно-временных параметров на структуру СВС сплава СompoNiAl 155
5.2.1 Определение Тпл и исследование двухфазной области сплава СompoNiAl 155
5.2.2 Влияние температуры перегрева сплава относительно Тпл на структурные особенности после кристаллизации СВС сплава 158
5.3 Одностадийный ВИП сплава СompoNiAl и разливка в специально подготовленный стальной кристаллизатор с различной толщиной стенки для получения слоевого электрода 160
5.3.1 Приближенный теплофизический анализ охлаждения сплава CompoNiAl и разогрева трубчатой оболочки 162
5.3.2 Проведение ВИП СВС сплава CompoNiAl и разливка в стальные кристаллизаторы с различной толщиной стенки 170
5.3.3 Исследование химического состава и микроструктуры отлитого слоистого электрода СompoNiAl / Стальная оболочка 178
5.4 Центробежное распыление отлитого слоевого электрода CompoNiAl / Стальная оболочка и получение композиционных сферических микрогранул 182
5.4.1 Подготовка выплавленного слоевого электрода CompoNiAl /Стальная оболочка для ПЦР 183
5.4.2 Плазменно – центробежное распыление слоевого электрода CompoNiAl / Стальная оболочка и получение композиционных сферических микрогранул 184
5.4.3 Анализ полученных композиционных микрогранул 188
Выводы по главе 5 192
Общие выводы по работе 196
Список литературы 199
Обозначения и сокращения 219
