Аналітичний розрахунок якісних показників ливарного жароміцного нікелевого сплава ЖС3ДК-ВІ

Abstract

UK: Мета дослідження. Проведення аналітичних розрахунків найважливіших параметрів, що визначають структурну і фазову стабільність та працездатність ливарного жароміцного нікелевого сплаву ЖС3ДК-ВІ, з використанням відомих розрахунково-аналітичних методик, для оцінки його загальної придатності для широкого застосування модифікування різними комплексами. Методи дослідження. Відповідно до розрахункових методик PHACOMP і New PHACOMP за хімічним складом γ- твердих розчинів розраховували параметри структурної стабільності: сумарну кількість електронних вакансій у γ- твердому розчині та сумарну кількість валентних електронів у γ- твердому розчині  dγ, з урахування значень параметра схильності сплаву до утворення топологічно щільно упакованих (ТЩУ) фаз. ΔЕ- методом оцінювали збалансованість хімічного складу сплаву за величиною параметра дисбалансу його системи легування, з використанням комп’ютерного моделювання термодинамічних процесів методом CALPHAD в програмі (JMatPro). Відповідно до розробленої в НУ «Запорізька політехніка» комплексної розрахунково-аналітичної методики (КРАМ) визначали температурні параметри, значення границі короткочасної міцності та тривалої міцності при різних температурах для сплаву ЖДС3ДК-ВІ на різних рівнях легування за регресійними математичними моделями, отриманими на основі математичної обробки відомих експериментальних даних. Наукова новизна. Проведено комплекс розрахунково-аналітичних досліджень та визначено найважливіші параметри, що характеризують структурну і фазову стабільність та працездатність ливарного жароміцного нікелевого сплаву ЖС3ДК-ВІ. За значеннями параметрів дисбалансу системи легування ΔE та сумарної кількість валентних електронів в сплаві dС,, сплав ЖС3ДК-ВІ є досить збалансованим поблизу середнього рівня вмісту елементів. Встановлено, що у всьому діапазоні легування Cr, W та Mo значення параметрів ПТЩУ, и  dγ несуттєво монотонно знижуються, що свідчить про високий рівень структурної стабільності сплаву ЖДС3ДК-ВІ. Отримані розрахункові дані свідчать про те, що сплав ЖС3ДК-ВІ явно не є розрахованим на роботу при температурах, що наближуються до 1000 ºС на протязі 1000 годин. Практична цінність. Отримані результати свідчать про достатню стабільність сплаву ЖС3ДК-ВІ та його загальну придатність для широкого застосування модифікування різними комплексами для покращення рівня фізико-механічних та експлуатаційних властивостей. EN: Purpose. Carrying out analytical calculations of the most important parameters that determine the structural and phase stability and workability of the cast heat-resistant nickel alloy ЖС3ДК-ВІ, using known calculation and analytical methods, to assess its general suitability for wide application of modification with various complexes. Research methods. According to the PHACOMP and New PHACOMP calculation methods, the parameters of structural stability were calculated based on the chemical composition of γ- solid solutions: the total number of electron vacancies in the γ- solid solution and the total number of valence electrons in the γ- solid solution dγ, taking into account the values of the parameter of the tendency of the alloy to form topologically densely packed (TDP) phases. The balance of the chemical composition of the alloy was assessed by the ΔE method based on the value of the imbalance parameter of its alloying system, using computer modeling of thermodynamic processes by the CALPHAD method in the program (JMatPro). In accordance with the complex calculation and analytical methodology (ССAM) developed at NU “Zaporizhzhia Polytechnic”, temperature parameters, short-term strength limit values and long-term strength values at different temperatures for the ЖС3ДК-ВІ alloy at different levels of alloying were determined using regression mathematical models obtained on the basis of mathematical processing of known experimental data. Scientific novelty. A complex of computational and analytical studies was carried out and the most important parameters characterizing the structural and phase stability and workability of the cast heat-resistant nickel alloy ZhS3DK-VI were determined. According to the parameters of the imbalance of the alloying system ΔE and the total number of valence electrons in the dС, alloy, the ЖС3ДК-ВІ alloy is enought balanced near the average level of element content. It was established that in the entire range of Cr, W, and Mo alloying, the values of the parameters of the PTDP, and dγ decrease slightly monotonically, which indicates a high level of structural stability of the ЖС3ДК-ВІ alloy. The obtained calculation data indicate that the ЖС3ДК-ВІ alloy is clearly not designed for operation at temperatures approaching 1000 ºС for 1000 hours. Practical value. The obtained results indicate the sufficient stability of the ЖС3ДК-ВІ alloy and its general suitability for wide application of modification with various complexes to improve the level of physical-mechanical and operational properties.