doi: 10.52899/24141437_2025_01_115
УДК: 621.791.92

Диффузионно-кинетическая модель образования и роста интерметаллидной фазы в трехкомпонентных твердых растворах на базе никеля с учетом температурной зависимости коэффициента диффузии

Коваленко Е. К., Валдайцева Е. А., Туричин Г. А.
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Коваленко Е.К., Валдайцева Е.А., Туричин Г.А. Диффузионно-кинетическая модель образования и роста интерметаллидной фазы в трехкомпонентных твердых растворах на базе никеля с учетом температурной зависимости коэффициента диффузии // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 1. С. 115–122. DOI: https://doi.org/10.52899/24141437_2025_01_115

Аннотация

Актуальность. Никелевые сплавы применяются в различных отраслях благодаря привлекательным механическим свойствам. Никелевые сплавы также активно используются в аддитивном производстве для получения сложно-профильных изделий. Метод прямого лазерного выращивания сопряжен с высокими скоростями нагрева и охлаждения, на которые можно влиять с помощью параметров выращивания, таких как мощность лазерного излучения и скорость выращивания. Цель — получение диффузионно-кинетической модели для расчета размера интерметаллидной фазы при различных режимах прямого лазерного выращивания в никелевых сплавах. Материалы и методы. Рассмотрена модель для расчета размера интерметаллидной фазы в никелевом трехкомпонентном сплаве при условии химической реакции только легирующих элементов друг с другом. Результаты. Расчет размера интерметаллидной фазы позволит прогнозировать механические свойства изделий при прямом лазерном выращивании до фактического получения изделий. Следующим шагом является валидация данной диффузионно-кинетической модели при условии химической реакции только легирующих элементов друг с другом. Выводы. В работе представлена модель для расчета размера интерметаллидной фазы из легирующих элементов в трехкомпонентном никелевом сплаве. Модель поможет в прогнозировании размеров интерметаллидов и, следовательно, в прогнозировании механических свойств изделий. Ключевые слова: диффузионно-кинетическая модель; трехкомпонентные никелевые сплавы; расчет размера включе- ний; прямое лазерное выращивание; аддитивные технологии.

Список литературы

1. Jinoop A.N., Paul C.P., Bindra K.S. Laser-assisted directed energy deposition of nickel super alloys: a review // Proc Inst Mech Eng Pt L J Mater Des Appl. 2019. Vol. 233, N 11. P. 2376–2400. doi: 10.1177/1464420719852658
2. Alves Ferreira A., Loureiro Amaral R., Correia Romio P., et al. Deposition of nickel-based superalloy claddings on low alloy structural steel by direct laser deposition // Metals. 2021. Vol. 11, N 8. ID 1326. doi: 10.3390/met11081326
3. Conduit B.D., Illston T., Baker S., et al. Probabilistic neural network identification of an alloy for direct laser deposition // Mater Des. 2019. Vol. 168. ID 107644. doi: 10.1016/j.matdes.2019.107644
4. Alves Ferreira A., Loureiro Amaral R., Correia Romio P., et al. Deposition of nickel-based superalloy claddings on low alloy
structural steel by direct laser deposition // Metals. 2021. Vol. 11, N 8. ID 1326. doi: 10.3390/met11081326
5. Alekseev A.V., Valdaytseva E.A., Aleksandrov V.L. Modeling of the formation process of the coherent intermetallides in nickel alloys during laser treatment // Key Eng Mater. 2019. Vol. 822. P. 438–444. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.822.438
6. Alekseev A.V., Turichin G.A., Klimova-Korsmik O.G., et al. Simulation of the Ni3Al intermetallic inclusion growth process during direct laser deposition using Ni-based superalloy powder // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 30-3. P. 756–760. doi: 10.1016/j.matpr.2020.01.562
7. Lopota V., Turichin G., Valdaitseva E., et al. Theoretical investigation and modelling of intermetallic inclusions formation in laser treatment of Al-Mg alloys // SPIE Proc. 2004. Vol. 5399. doi: 10.1117/12.555548
8. Прохоров Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке. Т. 1. Москва: Металлургия, 1976. 695 с.
9. Франк-Каменецкий Д.А. Основы макрокинетики. Диф- фузия и теплопередача в химической кинетике: Учебник- монография. 4-е изд. Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2008. 408 с.