Structure and Heat Resistance of Intermetallic Rhenium-Containing Alloy after Heat Treatment

The developed intermetallic Ni3Al compound-based alloys, known under the VKNA (ВКНА) and VIN (ВИН) brands, attract attention due to high operating temperatures --- up to 1200 °C, and relatively low density --- ~ 8 g / cm3. The first-generation intermetallic alloys such as VKNA-1V (ВКНА-1В) and VKNA-4U (ВКНА-4У) are known not to require multi-stage heat treatment. An increase in the strength characteristics caused by high requirements for the hot gas path materials also occurs due to an increase of high-melt alloying elements. Therefore, investigations in the field of temperature effects on the structure and properties of new generation intermetallic alloys become very relevant. In our research we studied the influence of heat treatment on the structural phase state of the VIN4 (ВИН4) intermetallic alloy containing rhenium. Findings show that annealing at close to solvus temperatures allows increasing the time to failure during 1100 °C stress-rupture strength tests. At the same time, during the heat treatment of the alloy with a high cooling rate, elements are redistributed with uneven allocation of phases of different morphology enriched in molybdenum and chromium, which negatively affects the results of stress- rupture strength. The research is an intermediate step in establishing patterns of influence of heat treatment parameters on intermetallic alloys depending on the degree of alloying.

Температурно-часовий підхід для оцінки довговічності відповідальних елементів конструкцій

Поданий аналіз результатів екстраполяції діаграм тривалої міцності за модифікованим методом базових діаграм. Показана ефективність запропонованих алгоритмів прогнозування під час розрахунку тривалої міцності на довговічність два і більше порядки логарифмічної шкали часу. Уточнені області застосування відомих параметричних методів для прогнозування тривалої міцності матеріалів на основі експериментальних досліджень. Показано, що вони дають змогу екстраполювати час до руйнування до значень, які не більше, ніж в 10 разів перевищують наявні експериментальні дані з достатньою для технічних цілей точністю. Для розширення можливостей прогнозування до 300 тисяч годин і більше, виходячи з результатів випробувань обмеженої тривалості, запропонований модифікований метод базових діаграм. Запропонована лінійна залежність для апроксимації функції нев’язки на основі базових діаграм. У разі неможливості приведення діаграм тривалої міцності до «єдиної» кривої параметри функції нев’язки визначають із експериментальних даних для однієї ізотерми. В такому випадку її параметри є функціями від температури. Показані переваги такого підходу відповідно до параметричних співвідношень Ларсона-Міллера, Орра-Шербі-Дорна, Менсона-Саккопа, Труніна та інших за екстраполяції тривалої міцності на великі довговічності. An analysis of results of the extrapolation of stress rupture curves is performed using the modified base diagram method. The efficiency of the offered algorithms for predicting the creep rupture longevity with the prediction order equal to two or more on the logarithmic time scale is shown. The application areas of the known parametric methods for predicting the stress-rupture strength of materials are specified based on the experimental investigations. It is shown that these methods allow extrapolating the time destruction to the values that exceed the available experimental data by no more than a factor of 10 times with accuracy sufficient for engineering purposes. To extend the prediction capabilities to 300 thousand hours or more on the basis of the test results of limited duration, a modified base diagram method is offered. A linear dependence is offered to approximate the residual function in terms of the base diagram method. In the case where it is impossible to reduce the stress-rupture curves to a common curve, the residual function parameters are determined from the experimental data for one isotherm. In this case, its parameters are the functions of temperature. The advantages of this approach according to Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Manson-Succop, Trunin and other parameters are shown during the extrapolation of stress-rupture strength to big longevity.