Про взаємодію мікролегувальних елементів з межами поділу зерен високочистих нікелю та заліза

Abstract

UK: Мета роботи. Доведення дійсності ефекту відтиснення деяких мікродомішок з внутрішніх меж зерен в їхні внутрішні об’єми з причин чисто термодинамічних уявлень. Методи дослідження. Вихідними даними були спеціально обрані хімічні склади модельних сплавів на основі високочистих нікелю та заліза, мікролегованих ітрієм, лантаном, цирконієм та ренієм. Вибір нікелю та заліза як основи досліджуваних сплавів обумовлений тим, що вони є базовими для численної групи промислових сплавів (жароміцних нікелевих матеріалів і широкого спектру сталей різного призначення). Визначення параметрів ґраток нікелю та заліза проводили із застосуванням удосконаленого дифрактометра типу ДРОН-1 в мідному (нікелеві сплави) і залізному (залізні сплави) рентгенівських випромінюваннях з монохроматизацією дифрагованих променів. Параметри ґраток визначали з використанням ліній (420) та (220) відповідно для нікелевих і залізних сплавів. Отримані результати. Мігруючі межі зерен в нікелі та залізі при рекристалізації утримують домішкові атоми та ще і частково «вимітають» їх з об’єму зерен. Потовщення примежових зон (тобто їх «розрихлення») запобігає можливості пересичення меж поділу мікролегувальними домішками. Встановлено ефект суттєвого відтиснення деяких мікролегувальних елементів (цирконію та ренію) вглиб зерен матричних фаз (нікель та залізо). З’ясовано, що найбільш ефективно впливають на характеристики міцності досліджених металевих матеріалів такі мікролегувальні елементи, як лантан (церій) та ітрій. Наукова новизна. Побудовані графіки зміни хімічного складу мікролегованих базових розчинів (нікелю та заліза) при збереженні тонкої будови меж зерен. У випадку їх розрихлення цей ефект відтиснення зникає. Практична цінність. Оскільки ефект мікролегування (як показано в наведених роботах) суттєво впливає на міцносні характеристики матеріалів, результати дослідження показали, які з обраних мікролегувальних елементів діють в цьому напрямку найбільш ефективно. EN: Purpose. Proof of the reality of the effect of displacement of some microadditives from the internal boundaries of the grains into their internal volumes for reasons of purely thermodynamic concepts. Research methods. The initial data were specially selected chemical compositions of model alloys based on high-purity nickel and iron, which are microalloyed with yttrium, lanthanum, zirconium and rhenium. The choice of nickel and iron as the basis for the alloys under study is due to the fact that they are the base for a large group of industrial alloys (heat-resistant nickel materials and a wide range of steels for various purposes). The lattice parameters of nickel and iron were determined using an improved DRON-1 type diffractometer in copper (nickel alloys) and iron (iron alloys) X-ray radiation with monochromatization of diffracted beams. The lattice parameters were determined, respectively, using the (420) and (220) lines, respectively, for nickel and iron alloys. Results. During recrystallization, migrating grain boundaries in nickel and iron retain impurity atoms and still partially “sweep” them out of the grain volume. The thickening of the boundary zones (that is, their "loosening") prevents the possibility of supersaturation of the interfaces with microalloying impurities. The effect of significant displacement of some microalloying elements (zirconium and rhenium) deep into the grains of the matrix phases (nickel and iron) has been established. It has been found that such microalloying elements as lanthanum (cerium) and yttrium have the most effective influence on the strength characteristics of the studied metallic materials. Scientific novelty. Graphs of changes in the chemical composition of microalloyed basic solutions (nickel and iron) are plotted while maintaining the fine structure of grain boundaries. If they are loosened, this crowding out effect disappears. Practical value. Since the effect of microalloying (as shown in the presented works) significantly affects the strength characteristics of materials, the results of the study showed which of the selected microalloying elements act most effectively in this direction.