УрФУ им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

А. Г. Тягунов, доцент
Е. Е. Барышев, старший научный сотрудник
Г. В. Тягунов, профессор
В. С. Мушников, доцент, эл. почта: Mushnikov@hotmail.com

Изучены температурные зависимости удельного электросопротивления образцов жаропрочного сплава ЖС6У, выплавленных на металлургическом комбинате по различным технологиям: вакуумного индукционного переплава (ВИП) по традиционному режиму; вакуумного индукционного переплава с высокотемпературной обработкой расплава (ВИП + ВТОР); ВИП по традиционному режиму с последующим электрошлаковым переплавом (ВИП + ЭШП); ВИП по традиционному режиму с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ВИП + ВДП). Для сравнения также исследованы образцы, выплавленные на металлургическом комбинате по первому режиму с последующей высокотемпературной обработкой расплава в литейной установке. Показано, что температурные зависимости электросопротивления жаропрочных никелевых сплавов в жидком состоянии имеют сигмообразный вид. Предложен вариант строения расплава жаропрочного сплава. Исходное состояние расплава после расплавления является микронеоднородным. Атомы легирующих компонентов формируются в структурные микрогруппировки, наследующие черты структурных элементов твердого состояния. Их ядрами являются микрогруппировки Me – C со структурой, близкой к карбидам, а оболочкой могут служить динамические кластерные образования, сходные по составу и строению с соединениями типа Ni_xAl_y. В области температур от плавления до температуры аномалии не происходит необратимых изменений структуры жидкого металла и наблюдается типичная для металлов дебаевская зависимость ρ(t). При нагреве в интервале температур между температурами гистерезиса (t_г) и аномалии (t_ан) начинается необратимое разрушение оболочки микроагрегата. При этом чем выше температура в этой области, тем меньше размер микрогруппировки. Можно предположить, что при критической температуре полностью разрушается оболочка микрогруппировки, в расплаве остаются только ядра — карбидные микрогруппировки типа Ме – С. При последующем охлаждении жидкого металла, предварительно нагретого выше критической температуры, ранее разрушенные микрогруппировки вновь не образуются. Применение переплавов (ВДП, ЭШП) за счет дополнительного воздействия энергетических и тепловых полей позволяет понизить температуры, при которых формируется равновесное состояние расплава.

1. Cheng J.-Q., Hu X.-J., Gu Y. Development and application of molds for producing large superalloy vacuum electrodes // Foundry. 2016. Vol. 65, No. 9. P. 917–919.
2. Li F., Fu R., Feng D., Yin F., Tian Z. Microstructure and segregation behavior of Rene 88DT alloy prepared by ESR-SDS // Rare metal Materials and Engineering. 2016. Vol. 45 (6). P. 1437–1447.
3. Zhang Z. W., Niu Y. J., Tian J. J., An N., Gao Y., Wang C., Shi S. F. The effect of remelting on the microstructure and mechanical properties of nickel superalloy // Materials Science Forum. 2016. Vol. 849. P. 492–496.
4. Schafric R. E., Sprague R. Saga of gas turbine materials. Part II // Advanced Materials and Processes. 2004. Vol. 162, No. 4. P. 27–30.
5. Каблов Е. Н., Сидоров В. В., Каблов Д. Е., Мин П. Г., Ригин В. В. Ресурсосберегающие технологии выплавки перспективных литейных и деформируемых супержаропрочных сплавов с учетом переработки всех видов отходов // Электрометаллургия. 2016. № 9. С. 30–41.
6. Филиппов Ю. О., Еремин Е. Н., Сумлеников В. К., Филиппов О. С., Куземцев А. И. Электрошлаковый переплав отходов жаропрочных сплавов литейного производства // Механическое оборудование металлургических заводов. 2013. № 2. С. 55–61.
7. Mitchel A., Reed R. C. The influence of remelting processes on the mechanical properties of forged alloys // High temperature Materials and processes. 2009. Vol. 28, No. 5. P. 285–297.
8. Баум Б. А. Металлические жидкости. — М. : Наука, 1978. — 135 с.
9. Баум Б. А., Хасин Г. А., Тягунов Г. В., Клименков Е. А., Базин Ю. А., Коваленко Л. В., Михайлов В. Б., Распопова Г. А. Жидкая сталь. — М. : Металлургия, 1984. — 208 с.
10. Замятин В. М., Баум Б. А. Неравновесность металлических расплавов и другие факторы, определяющие качество металлопродукции // Расплавы. 2010. № 3. С. 12–20.
11. Тягунов Г. В., Барышев Е. Е., Цепелев В. С. и др. Металлические жидкости. Стали и сплавы. — Екатеринбург : УрФУ, 2016. — 268 с.
12. Еланский Г. Н., Еланский Д. Г. Строение и свойства металлических расплавов. — М. : МГВИ, 2006. — 228 с.
13. Еланский Г. Н., Кудрин В. А. Строение и свойства жидкого металла — технология плавки — качество стали. — М. : Металлургия, 1984. — 196 с.
14. Попель С. И., Ситников А. И., Бороненков В. Н. Теория металлургических процессов : уч. пособие для вузов. — М. : Металлургия, 1986. — 463 с.
15. Mitchel A. Influence of process parameters during secondary melting of nickel based superalloys // Materia Science and technology. 2009. Vol. 25, No. 2. P. 186–190.
16. Ling Wang, Lin Liu, Hongyan Wu, Jianxin Dong, Maicang Zhang. Effect of superheat on the microsegregation and fluid flow tendency during directional solidification of superalloy In718 // Chemical Engineering Communications. 2010. Vol. 197, No. 12. P. 1586–1596.
17. Holz M., Franz H. Modern vacuum metallurgy — Competitive edge at changing market conditions // World of Metallurgy — Erzmetall. 2014. Vol. 67 (4). P. 230–238.
18. Тягунов Г. В, Баум Б. А., Цепелев В. С., Тягунов А. Г., Влох А. Н. Измерение удельного электросопротивления методом вращающего магнитного поля // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2003. Т. 69. С. 35–37.
19. Пат. 2583343. Способ определения интенсивности структурной перестройки расплавов жаропрочных сплавов / Тягунов Г. В., Цепелев В. С., Тягунов А. Г., Барышев Е. Е., Поводатор А. М., Вьюхин В. В. ; заявл. 01.04.2015 ; опубл. 10.05.2016, Бюл. № 13.
20. Пат. 157157. Устройство для определения интенсивности структурной перестройки расплавов жаропрочных сплавов / Тягунов Г. В., Цепелев В. С., Тягунов А. Г., Барышев Е. Е., Поводатор А. М., Вьюхин В. В. ; заявл. 20.05.2015 ; опубл. 20.11.2015, Бюл. № 32.
21. Пастухова Э. А., Ватолин Н. А. и др. Дифракционные исследования строения высокотемпературных расплавов. — Екатеринбург : УрО РАН, 2003. — 334 с.