Наибольшее применение в современном авиа- и ракетном двигателестроении нашли жаропрочные никелевые сплавы (ЖНС) [1–50]. Жаропрочные сплавы на основе никеля обладают сложным химическим составом. Они содержат до 10 основных легирующих элементов, не считая многих полезных микродобавок редкоземельных металлов, тщательно сбалансированных для получения необходимых свойств, и имеют гетерофазную структуру, представляющую собой высокодисперсные частицы γ'-фазы, на основе интерметаллического соединения Ni3 (Al, Ti) — упорядоченная ГЦК сверхструктура типа Ll2, равномерно рассеянные в матрице из твердого γ-раствора легирующих элементов в никеле — неупорядоченная ГЦК структура (рис. 1).
Упрочнение в сплаве ЭП202 происходит за счет дисперсных частиц γ'-фазы, которые имеют шаровидную форму и образуются при распаде пересыщенного раствора в процессе охлаждения. Их объемная доля в структуре сплава достигает (18…25) %.
Далее представлены (рис. 2) результаты исследования микроструктуры сплава СЛЖС32 (табл. 1) № 16 после ТО: выдержка 6 часов при 1200 ºС; выдержка 15 часов при 1300 ºС; закалка со скоростью 100 ± 20 ºС/мин; нагрев до 1000 ºС; выдержка 2 часа при 1000 ºС; закалка со скоростью 100 ± 20 ºС/мин; нагрев до 900 ºС; выдержка 16 часов при 900 ºС и последующее охлаждение с печью.
Анализ микроструктуры после высокотемпературной ТО показал снижение содержания эвтектических фаз и неравновесных выделений (рис. 2а) до (0,2–0,3) %, что свидетельствует о полноте устранения ликвационной неоднородности. Частицы γ'-фазы на основе интерметаллида Ni3 (Al, Nb) выделяются кубической формы с оптимальными размерами (300…400) НМ (рис. 2б).
Микроструктура материала после испытаний на длительную прочность представляет собой «рафт»-структуру, что является подтверждением того, что сплав максимально выработал свой ресурс (рис. 2в).
Исследования механических свойств показали, что длительная прочность образцов из опытного сплава СЛЖС-32 (0,5% Re) находится на уровне минимальных значений сплава ЖС32 (4,0% Re), при этом отстает от зарубежного аналога СMSX-4 не более чем на 7% (табл. 1, сплав № 11).