Порівняльний аналіз порошків суперсплавів на основі нікелю, отриманих розпиленням аргоном та азотом

Анотація

Проведено порівняльне дослідження швидкості охолодження, морфології поверхні та мікроструктури порошків суперсплавів на основі нікелю, отриманих розпиленням аргоном й азотом. Результати дослідження вказують на те, що основною в таких порошках є ГЦК-структурована γ-фаза з γ′-зміцнювальною фазою. Рентгенівська дифракція не виявила нітридів чи оксидів на поверхні порошків. Міжплощинна відстань і період ґратки γ-фази збільшуються зі зменшенням розміру частинок порошку. Порошки, розпилені як азотом, так і аргоном, мають округлу форму, проте частинки порошку, розпиленого в аргоні, відрізняються більшою сферичністю і мають більш гладку поверхню. Розпилення аргоном призводить до утворення невеликої кількості частинок-супутників, тоді як порошки, розпилені азотом, мають більше фрагментованих частинок. Частка порошку особливої форми скорочується зі зменшенням розміру частинок. Отримання порошку суперсплаву з високою сферичністю ефективно контролюється розміром частинок. Через вищий коефіцієнт теплового розширення пакування порош­ків, розпилених аргоном, вище, ніж у порошків, розпилених азотом, за однакового розміру частинок. У міру зменшення розміру частинок порошку обох видів спостерігається зниження їх порожнисті, причому для порошку, розпиленого аргоном, вказане зниження наступає швидше. Швидкість охолодження крапель розплавленого сплаву суттєво впливає на характеристики поверхні порошку. Дендритна морфологія порош­ків, розпилених аргоном, більш виразна, ніж у порошків, розпилених азотом. Зі зменшенням розміру частинок порошку радіальні дендрити поступово зникають, а на поверхні порошку домінують дендрити і комірчасті кристали. Швидкість охолодження порошку розраховано на основі відстані між поверхневими вторинними дендритними відгалуженнями. Виявлено, що порошки, отримані розпиленням аргоном, мають швидкість охолодження від 2,09 × 10⁴ до 1,26 × 10⁵ К × с^–1, тоді як розпилені азотом мають дещо вищу швидкість охолодження — в діапазоні від 2,71 × 10⁴ до 1,86 × 10⁵ К × с^–1. Відстань між вторинними дендритними відгалудженнями є меншою в таких порошках через більш високу швидкість охолодження порівняно з розпиленими аргоном порошками при тотожному розмірі частинок.