Измельчение зерен и перераспределение элементов в ходе электронно-лучевого аддитивного производства никелевого суперсплава Udimet 500 с применением ультразвука

Коллектив сотрудников лабораторий структурного дизайна перспективных материалов, локальной металлургии в аддитивных технологиях и физики упрочнения поверхности ИФПМ СО РАН исследовал сплава Udimet 500, полученный методом электронно-лучевого аддитивного производства, ассистированного ультразвуковым воздействием. Ультразвуковые колебания с уровнями мощности 0, 150, 300 и 600 Вт передавались через сонотрод, закрепленный на подложке из нержавеющей стали, что позволило снизить степень анизотропии. Образцы состояли из γ-твердого раствора и как крупных (>100 нм), так и мелких (<100 нм) γ′-частиц вместе с карбидами (Ti,Mo)C и TiC, диспергированными в γ-матрице. Обработка ультразвуком привела к измельчению первичных γ-зерен, устранению кубической текстурной составляющей и преобразованию карбидов TiC в карбиды (Ti,Mo)C. Наблюдалось пераспределение элементов между матрицей и как крупными, так и мелкими γ′-частицами, что привело к увеличению положительного несоответствия решетки γ/γ′ с увеличением мощности ультразвука. Прочность на разрыв улучшалась с увеличением мощности ультразвука, в то время как микротвердость оставалась постоянной при измерении вдоль направления печати. Обработка ультразвуком при 600 Вт позволила получить превосходный баланс между прочностью и пластичностью в Udimet 500 благодаря улучшенной однородности и измель-чению зерен γ/γ′.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема FWRW-2022-0004. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds A (Q1).

A.Vorontsov, A. Zykova, Yuri Kushnarev, V. Utyaganova, E. Moskvichev, D. Gurianov, Kseniya Osipovich, Evgeny Kolubaev, N. Savchenko, S.Tarasov. Grain refinement and element partitioning in ultrasound-assisted wire and electron beam additively manufactured Udimet 500 nickel superalloy // Journal of Alloys and Compounds 1020 (2025) 179474. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.179474