Characterization of Nanosized Clusters and Transition Layers
of Contacting - and '-Phases in a Ni-Based Superalloy

S. V. Rogozhkin; Рогожкин С. В.; L. B. Ber; Бер Л. Б.; A. A. Khomich; Хомич А. А.

doi:10.31857/S0015323022601404

Characterization of Nanosized Clusters and Transition Layers of Contacting - and '-Phases in a Ni-Based Superalloy

Authors: Rogozhkin S.V.¹^,2, Ber L.B.³, Khomich A.A.⁴
Affiliations:
1. National Research Center Kurchatov Institute
2. National Research Nuclear University MEPhI
3. JSC All-Russia Institute for Light Alloys
4. Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Issue: Vol 124, No 4 (2023)
Pages: 400-408
Section: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
URL: https://rjonco.com/0015-3230/article/view/662856
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323022601404
EDN: https://elibrary.ru/VHXQVY
ID: 662856

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract

An analysis of results obtained from studying the granulable the granulable nickel-based superalloy VV751P with the Ni–15Co–12Cr–0.7V–0.3C–0.9W–2.7Mo–3.4Ti–2.0Nb–8.3Al–0.02Hf–0.008B composition (at %) by atom probe tomography has been performed. Details of the formation of clusters that are 2–5 nm in size consisting of Cr, Co, and Mo atoms within γ'-phase particles are considered; the width of the transition layer between contacting γ- and γ'-phase particles has been determined.

Keywords

nickel-based superalloys, the VV751P alloy, atom probe tomography, clusters, aggregations of γ-forming elements in γ′ phase, width of transition layer between γ- and γ'-phase particles

References

Иноземцев А.А., Черкашнева Н.Н., Черкашнев Г.В. Сотрудничество АО “ОДК-Авиадвигатель” и ОАО “ВИЛС” в создании новых авиационных двигателей // Технология легких сплавов. 2021. № 2. С. 48–52.
Рогожкин С.В., Бер Л.Б., Никитин А.А., Хомич А.А., Разницын О.А., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Карашаев М.М., Залужный А.Г. Исследование гранулируемого жаропрочного никелевого сплава методом атомно-зондовой томографии // ФММ. 2020. Т. 121. № 1. С. 60–71.
Бер Л.Б., Рогожкин С.В., Хомич А.А. Распределение легирующих элементов между частицами γ- и γ'‑фаз в жаропрочном никелевом сплаве // ФММ. 2022. Т. 123. № 2. С. 177–191.
Рогожкин С.В., Алеев А.А., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Кириллов С.Е. Прототип атомного зонда с лазерным испарением // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 3. С. 129–134. https://doi.org/10.7868/S0032816217020227
Алеев А.А., Рогожкин С.В., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Никитин А.А., Искандаров Н.А., Корчуганова О.А., Кириллов С.Е. Программный комплекс по восстановлению, обработке и анализу томографических атомно-зондовых данных “КВАНТМ-3D” V1.0.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018661876, рег. 20.09.2018.
Miller M.K. Atom Probe Tomography: Analysis at the Atomic Level. Kluwer Academic, N.Y., 2000. P. 239.
Рогожкин С.В., Искандаров Н.А., Никитин А.А., Хомич А.А., Хорошилов В.В., Богачев А.А., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Шутов А.С., Кулевой Т.В., Федин П.А., Залужный А.Г. Сегрегация легирующих элементов на малоугловые границы в ферритно-мартенситных сталях при облучении ионами // Перспективные материалы. 2020. №5. С. 38–50. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2020-5-38-50
Rogozhkin S.V., Iskandarov N.A., Nikitin A.A., Khomich A.A., Khoroshilov V.V., Bogachev A.A., Lukyanchuk A.A., Raznitsyn O.A., Shutov A.S., Kulevoy T.V., Fedin P.A., Zaluzhnyi A.G. Segregation of Alloying Elements on Small-Angle Grain Boundaries in Ferritic-Martensitic Steels under Ion Irradiation // Inorganic Mater.: Applied Research. 2020. V. 11. № 5. P. 1103–1109. https://doi.org/10.1134/S2075113320050275
Паташинский А.З., Шумило Б.И. Теория релаксации метастабильных состояний // Журн. теоретич. и экспериментальной физики. 1979. Т. 77. С. 1417–1431.
Devyatko Y.N., Rogozhkin S.V., Fedotov B.A. Theory of the kinetics of nucleation in adsorbing layer: the approach based on the relaxation of order parameter field // Surface Science. 1996. V. 345. P. 138–154.
Bagot P.A.J., Silk O.B.W., Douglas J.O., Pedrazzini S., Crudden D.J., Martin T.L., Hardy M.C., Moody M.P., Reed R.C. An Atom Probe Tomography study of site preference and partitioning in a nickel-based superalloy // Acta Materialia. 2017. V. 125. P. 156–165.
Auburtin P., Wang T., Cockcroft S.L., Mitchell A. Freckle formation in superalloys // Metall. Mater. Trans. B 2000. V. 31. P. 801–811.
Cadel E., Lemarchand D., Chamberland S., Blavette D. Atom Probe tomography investigation of the microstructure of superalloys N18 // Acta Materialia. 2002. V. 50. P. 957–962.
Lemarchand D., Chamberland S., Cadel E., Blavette D. Investigation of grain-boundary structure-segregation relationship in an N18 nickel-based superalloy // Phil. Mag. A. 2002. V. 82. P. 1651–1669.
Mottura A., Miller M.K., Reed R.C. Atom probe tomography analysis of possible rhenium clustering in nickel-based superalloys // Superalloys. 2008. P. 891–900.
Barba D., Pedrazzini S., Vilalte-Clemente A., Wilkinson A.J., Moody M.P., Bagot P.A.G., Jerusalem A., Reed R.C. On the composition of microtwins in a single crystal nickel-based superalloy // Scripta Mater. 2017. V. 127. P. 37–40.
Barba D., Alabort E., Pedrazzini S., Collinz D.M., Wilkinson A.J., Bagot P.A.G., Moody M.P., Atkinson C., Jerusalem A., Reed R.C. On the microtwinning mechanism in a single crystal superalloy // Acta Mater. 2017. V. 135. P. 314–329.
Unocic R.R., Sarosi P.M., Viswanathan G.B., Mills M.G., Whitis D.A. The Creep deformation mechanisms of nickel base superalloy René 104 // Microscopic Microanalysis. 2005. V. 11 (Supply 2). P. 1874–1875.
Штремель М.А. Прочность сплавов. Ч. II. Деформация. Учебник. М.: МИСИС, 1997. 527 с.
Unocic R.R., Kovarik L., Shen C., Sarosi P.M., Wang Y., Li J., Ghosh S., Mills M.G. Deformation mechanisms in Ni-base disk superalloys at higher temperatures // Superalloys. 2008. P. 377–385.
Morinaga M., Yucava N. Adachi H., Ezaki H. New PHACOMP and its application to alloy design // Superalloys. 1984. (Fifth International Symposium). AIME, 1984. P. 523–532.
Штремель М.А. Разрушение. Книга 1. Разрушение материала. Монография. М.: МИСиС. 2014. 670 с. Книга 2. Разрушение структур. Монография. М.: МИСиС, 2015. 976 с.
Бер Л.Б. Температурно-временные диаграммы распада γ-твердого раствора в гранулируемых жаропрочных никелевых сплавах ЭП741НП и ВВ751П, их построение и использование при закалке заготовок дисков // Технология легких сплавов. 2017. № 4. С. 5–15.
Tian V.H., Sano T., Nemoto M. Hardening of ordered γ'‑Ni3(Al,Ti) by precipitation of disordered γ // Scripta Met. 1986. V. 20. № 6. P. 933–936.
Smithells Metals Reference Book. 8th Edition. Eds W.F. Gale, T.C. Totemeier. N.Y., 2004. 2080 p.
Burachunsky V., Cahoon J.R. A theory for solute impurity diffusion, which considers engel-brewer valences, balancing the fermi energy levels of solvent and solute, and differences in zero point energy // Met. Mater. Trans. A. 1997. V. 28. P. 563–582.
Епишин А.И., Линк Т., Нольце Г., Светлов И.Л., Бокштейн Б.С., Родин А.О., Нойман Р.С., Одер Г. Диффузионные процессы в многокомпонентной системе никелевый жаропрочный сплав−никель // ФММ. 2014. Т. 115. № 1. С. 23–31.
Moniruzzaman Md., Fukaya H., Murata Y., Tanaka K., Irui H. Diffusion of Al and Al-Substituting Elements in Ni3Al at Elevated Temperatures // Mater. Trans. 2012. V. 53. № 12. P. 2111–2118.
Чуистов К.В. Старение металлических сплавов. Киев: Академпериодика, 2003. 567 с.