Структура, анизотропия физико-механических свойств и механизмы высокотемпературной ползучести монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор физико-математических наук Епишин, Александр Игоревич

• Епишин, Александр Игоревич
• доктор физико-математических наук
• 2007

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Епишин, Александр Игоревич

Общая характеристика работы

Введение

Глава 1. Структура монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов и методы ее исследования

1.1. Исследованные материалы

1.2. Особенности применения методов электронной микроскопии 16 и рентгеноструктурного анализа к исследованию структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов.

1.3. Формирование монокристаллической структуры в процессе 25 конкурентного роста зерен при направленной кристаллизации

1.4. Ростовые дефекты монокристаллической структуры

1.5. Кристаллизационная и гомогенизационная микропористость

1.6. Дендритная макроструктура и гетерофазная микроструктура

1.7. Несоответствие периодов кристаллических решеток у- и у'-фаз (мисфит)

1.8. Остаточные напряжения различного масштабного уровня

Глава 2. Анизотропия физико-механических свойств монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов

2.1. Упругие свойства

2.2. Малоцикловая и термическая усталость

2.3. Рост усталостных трещин

2.4. Термостойкость монокристаллических лопаток различных ориентации, расчет и эксперимент

Глава 3. Деформационные и структурные процессы при высокотемпературной ползучести

3.1. Кинетика пластической деформации

3.2. Рафтинг у/у'-микроструктуры

3.3. Деградация у/у' -микроструктуры

3.4. Эволюция дислокационной структуры и межфазных напряжений

3.5. Рост пористости

Глава 4. Механизмы высокотемпературной ползучести

4.1. Макронеоднородность пластической деформации вследствие дендритной ликвации

4.2. Структура ядра краевых супер дислокаций а[001] в кристаллической решетке №зА1 230 4.3. Совокупность микромеханизмов высокотемпературной ползучести монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура, анизотропия физико-механических свойств и механизмы высокотемпературной ползучести монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов»

В начале 80-х годов в отечественном и зарубежном газотурбостроении стали применять монокристаллические лопатки из жаропрочных никелевых сплавов. Отсутствие болынеугловых границ позволило исключить межзеренное разрушение, улучшить коррозионную стойкость и, таким образом, существенно повысить конструкционную прочность лопаток. Использование монокристаллических лопаток в газовых турбинах явилось первым в истории машиностроения применением монокристаллов в качестве конструкционного материала. Поэтому для прогнозирования эксплуатационного ресурса таких лопаток потребовалась разработка новых методов прочностного расчета, учитывающих специфическую структуру монокристаллов, их анизотропные физико-механические свойства и физические механизмы пластического деформирования. Получение необходимых знаний о монокристаллах жаропрочных никелевых сплавов явилось мотивацией выполнения настоящей работы.

Представленная диссертация является фактически первой работой, в которой с применением широкого спектра современных экспериментальных и теоретических методов комплексно изучены структура монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов на разных масштабных уровнях, анизотропия их физико-механических свойств и механизмы высокотемпературной ползучести. Диссертация подводит итог 20 летним исследованиям автора в области монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Работа была начата во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ) в рамках плановых НИР, а затем продолжена в рамках грантов РФФИ в Институте металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова и Московском государственном институте стали и сплавов. Значительная часть работы была выполнена в рамках грантов Германского исследовательского общества (DFG), гранта европейского исследовательского центра ESRF (Франция) и европейской программы COST538 во время зарубежных стажировок автора. Таким образом, актуальность выполненной работы подтверждается ее интеграцией в отечественные плановые НИР по исследованию монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов, европейскую программу COST538 «Увеличение срока эксплуатации энергетических установок», а также многочисленными отечественными и зарубежными грантами, выигранными на конкурсной основе.

Цель работы

Изучить анизотропию физико-механических свойств и механизмы высокотемпературной ползучести монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Для достижения указанной цели в работе ставились следующие задачи:

1. Разработать прецизионные методы исследования структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов в исходном состоянии и после испытания на ползучесть.

2. Изучить процесс формирования монокристаллов при направленной кристаллизации жаропрочных никелевых сплавов и исследовать их структуру на различных масштабных уровнях.

3. Исследовать анизотропию упругих свойств, усталостной и термоусталостной прочности монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов.

4. Исследовать влияние кристаллографической ориентации монокристаллической лопатки на степень опасности термических напряжений.

5. Исследовать кинетику пластической деформации и эволюции структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов в процессе высокотемпературной ползучести.

6. Обобщить результаты экспериментального исследования высокотемпературной ползучести монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов и предложить микромеханизм этого процесса.

Материалы и методы исследования

В работе исследовали монокристаллы отечественных (ЖС6Ф, ЖС40) и зарубежных (SC16, PWA-1483, SRR99, CMSX-4, CMSX-6, CMSX-10) жаропрочных никелевых сплавов, принадлежащих различным поколениям. Экспериментальные исследования проводили с использованием: растровой (РЭМ) и просвечивающей (ПЭМ) электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, высокоразрешающей рентгеновской томографии, голографической интерферометрии и др. При выполнении теоретических исследований использовали теорию упругости, метод конечных элементов (МКЭ), теорию дислокаций, теорию диффузии и молекулярную динамику.

Научная новизна

1. Методом дифракции обратноотраженных электронов (ООЭ) получены новые сведения о механизме формирования монокристаллической структуры в процессе конкурентного роста зерен при направленной кристаллизации жаропрочных никелевых сплавов.

2. Впервые для исследования микропористости в монокристаллах жаропрочных никелевых сплавов применена высокоразрешающая рентгеновская томография и на основании полученных результатов предложена классификация микропор.

3. Обнаружены новые эффекты дендритной ликвации: неоднородное распределение у/у'-мисфита в дендритной ячейке и «дендритные напряжения».

4. Исследована анизотропия физико-механических свойств монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов (упругости, усталости, термоусталости) и сформулированы рекомендации по выбору кристаллографической ориентации монокристаллической лопатки, обеспечивающей минимальный риск разрушения от термических напряжений. Впервые показано, что коэффициент Пуассона в монокристаллах некоторых ориентаций может иметь отрицательный знак.

5. Для количественного исследования микроструктурных изменений в монокристаллах жаропрочных никелевых сплавов при высокотемпературной ползучести разработаны новые методы: Фурье анализ регулярности у/у'-микроструктуры и оценка ее топологического состояния путем подсчета фазовых окончаний, метод исследования межфазных дислокаций в РЭМ по топографии межфазной границы.

6. Предложен микромеханизм высокотемпературной ползучести, учитывающий дислокационные и диффузионные процессы в структуре жаропрочных никелевых сплавов.

Практическая ценность Разработанные методы структурного анализа используются в ВИАМ, Федеральном институте исследования и испытания материалов (Германия) и Берлинском техническом университете при исследовании монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Полученные экспериментальные данные об анизотропии физико-механических свойств монокристаллов сплава ЖС6Ф используются в Центральном авиамоторостроительном институте им. П.И. Баранова при оценке конструкционной прочности монокристаллических лопаток. Сформулированные технические рекомендации по выбору оптимальной кристаллографической ориентации монокристаллической лопатки утверждены ВИАМ и разосланы на предприятия авиационной промышленности. Полученные данные об эволюции структуры монокристаллов сплава СМ8Х-4 в процессе высокотемпературной ползучести и предложенный механизм ползучести используются в европейской программе С08Т538 для разработки физически обоснованных математических моделей прогнозирования ресурса монокристаллических лопаток.

Основные положения выносимые на защиту

1. Новые методы исследования структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов: локальный рентгеноструктурный анализ дендритной структуры, высокоразрешающая рентгеновская томография микропористости, методы оценки регулярности и топологического состояния у/у'-микроструктуры, метод исследования межфазных дислокаций в РЭМ.

2. Новые сведения о формировании монокристаллической структуры при направленной кристаллизации жаропрочных никелевых сплавов. Представления о монокристалле жаропрочных никелевых сплавов как о многоуровневом структурном объекте, содержащем различные типы структурных дефектов.

3. Экспериментальные данные об анизотропии физико-механических свойств монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов и рекомендации по выбору кристаллографической ориентации монокристаллической лопатки, обеспечивающей минимальный риск разрушения от термических напряжений.

4. Комплекс новых результатов об эволюции структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов в процессе высокотемпературной ползучести.

5. Физические механизмы высокотемпературной ползучести, учитывающие дислокационные и диффузионные процессы в структуре монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на конференциях: Всесоюзная конференция «Получение, структура, свойства и применение высокочистых и монокристаллических тугоплавких и редких металлов» (Владимир, 1987); Всесоюзная конференция «Новые жаропрочные и жаростойкие материалы» (Звенигород, 1989); Семинар «Проблемы разрушения металлов и фрактография» (Москва, 1989); XII Всесоюзная конференция по физике прочности и пластичности металлов и сплавов (Куйбышев, 1989); XIV Всесоюзная конференция по электронной микроскопии (Суздаль, 1990), IV, VII, VIII Международные конференции «Материалы для передового энергетического машиностроения» (Льеж, Бельгия, 1990, 2002, 2006); IV, V, VI Европейские конференции по остаточным напряжениям (Клуни, Франция, 1996, Дельфт-Нордвьекерхут, Голландия, 1999, Коимбра, Португалия, 2002); V, VII Международные конференции по остаточным напряжениям (Линкопинг, Швеция, 1997, Хиан, Китай, 2004); III и IV Международные семинары «Современные проблемы прочности» (Старая Руса, 1999, 2000); V Международный симпозиум «Ползучесть в структурах» (Нагойя, Япония, 2000); Германский семинар по высокотемпературным материалам (Мюнхен, Германия, 2001); III Международная конференция по интерметаллидным материалам (Джексон Холл, США,

2002); V Международная конференция по малоцикловой усталости (Берлин, Германия,

2003); 37 Германский симпозиум по металлографии (Берлин, Германия, 2003); V Международная конференция «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (С-Петербург, 2003); X Международный симпозиум по жаропрочным сплавам (Севен Спрингс, США, 2004); Всероссийская конференция «Новые материалы и технологии» (Москва, 2004); IX Международный конгресс двигателестроителей (Рыбачье, Украина, 2004); Европейский конгресс по передовым материалам и процессам EUROMAT 2005 (Прага, Чехия, 2005); Международная конференция по материаловедению и технологии MS&T05 (Питсбург, США, 2005); Германская физическая конференция (Берлин, Германия, 2005); Совещания по европейской программе COST538 «Увеличение срока эксплуатации энергетических установок» (Брюссель, Бельгия, 2004, Берлин, Германия, 2005, Баден, Швейцария, 2005, Братислава, Словакия, 2006, Льеж, Бельгия, 2006, Баден, Швейцария, 2006, Краков, Польша, 2007); Международная конференция «Диффузия и напряжения» (Лиллафюред, Венгрия, 2006), Международный симпозиум по жаропрочным сплавам памяти профессора МакЛина (Лондон, Великобритания, 2007).

По теме диссертации опубликовано более 50 научных работ в отечественных и зарубежных журналах, получено авторское свидетельство об изобретении, написаны научно-технические отчеты.

Автором диссертации подготовлена большая часть проектов, в рамках которых проводились исследования. Личный вклад автора является определяющим на этапах постановки задачи, планирования исследований, выполнения экспериментов и теоретических расчетов, обобщения результатов. Опубликованные научные работы написаны автором либо полностью, либо частично.

Структура и объем работы.

Диссертация написана в монографическом стиле и состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Объем диссертации: 265 страниц машинописного текста, 142 рисунка, 10 таблиц, список литературы из 162 наименований, 2 приложения. Во введении показана актуальность рассматриваемых научно-технических проблем, сформулированы цели работы и кратко описана хронология выполнения исследований. В перовой главе описываются разработанные методы структурного анализа и приводятся результаты изучения структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов на разных масштабных уровнях.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Епишин, Александр Игоревич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработаны новые методы исследования структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов в исходном состоянии и после испытания на ползучесть: локальный рентгеноструктурный анализ дендритной структуры, высокоразрешающая рентгеновская томография микропористости, Фурье анализ регулярности у/у'-микроструктуры и оценка ее топологического состояния путем подсчета фазовых окончаний, метод исследования межфазных дислокаций в РЭМ и др.

2. Методами дифракции ООЭ, РЭМ и рентгеноструктурного анализа изучены закономерности формирования монокристаллической структуры жаропрочных никелевых сплавов в процессе направленной кристаллизации и ростовые дефекты монокристаллов. Предложен метод экспресс-оценки вероятности выхода годных монокристаллических лопаток, для которых отклонение аксиальной ориентации от кристаллографического направления [001] находиться в пределах заданного допуска.

3. С использованием развитых экспериментальных методов систематически исследована структура монокристаллов на различных масштабных уровнях: пористость, дендритная макроструктура, гетерофазная у/у'-микроструктура, несоответствие периодов у- и у'-решеток, напряженно-деформированное состояние макро и микроструктуры.

4. Исследована анизотропия физико-механических свойств монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов (упругих свойств, малоцикловой и термической усталости, кинетики роста усталостных трещин) и показано, что монокристаллические жаропрочные никелевые сплавы являются сильно анизотропными материалами, что необходимо учитывать при проектировании монокристаллических лопаток.

5. Теоретически и экспериментально исследовано влияние кристаллографической ориентации лопатки на степень опасности термических напряжений. Показано, что термические напряжения наименее опасны при наиболее упруго мягкой аксиальной ориентации лопатки (001). Однако для определенных типов газовых турбин, где разрушение вследствие термических циклов не является критичным, а более важны другие факторы, оптимальная аксиальная ориентация лопатки может быть отлична от <001).

5. Систематически исследованы деформационные и структурные процессы при высокотемпературной ползучести монокристаллов с аксиальной ориентацией (001): кинетика пластической деформации, эволюция у/у'-микроструктуры, дислокационной структуры, межфазных напряжений и рост пористости.

6. Методом ПЭМ обнаружено, что в результате дислокационных реакций на межфазной границе у/у' образуются полные краевые супердислокации д(100), легко проникающие в у'решетку. Методом молекулярной динамики показано, что в у'-фазе ö(100) супердислокации расщепляются с образованием барьера Хирта, который блокирует скольжение этих дислокаций. Поэтому в у'-фазе а(100) супердислокации двигаются путем переползания. 7. Показано, что в отличие от низкотемпературной ползучести, где под действием высоких напряжений образуются высокоэнергетичные полные супердислокации «(011), при высоких температурах под действием низких напряжений образуются низкоэнергетичные полные супердислокации с минимальным вектором Бюргерса ¿/(100). В первом случае упрочняющий эффект у'-фазы достигается за счет вязкого скольжения а(011) супердислокаций по механизму Кира-Вильсдорфа, во втором за счет блокировки скольжения а(100) супердислокаций барьером Хирта.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Епишин, Александр Игоревич, 2007 год

1. Giamei А. F., Anton D. L. Rhenium Additions to a Ni-Base Superalloy: Effects on Microstructure//Met. Trans. 1985. V. 16A. P. 1997-2005.

2. Koizumi Y., Kobayashi Т., Yokokawa T. et. al. Development of next-generation Ni-base single crystal superalloys // Proceedings of the 10lh International Symposium on Superalloys. USA. TMS. 2004. P.35-43.

3. An Introduction in the Trend (Technical Training Manual). The Technical Publications Department. UK. Derby: Rolls-Royce pic. 1995.

4. Светлов И. Л., Петрушин Н. В., Сорокина Л. П., Епишин А. И., Костина И. В., Абакумова В. Д. Особенности коагуляции выделений у'-фазы в матрице направленной эвтектики у/у'-МеС при отжиге // Физика металлов и металловедение. 1986. Т. 61. № 4. С. 788-797.

5. Епишин А. И., Абалакин Н. П. Применение ЭВМ для определения среднего атомного номера при использовании режима отраженных электронов // Сб. докладов XIV всесоюзной конференции по электронной микроскопии. М.: ИКАН. 1990.

6. Brückner U., Epishin A., Nolze G., Schuler W. Influence of Nickel-Base Single Crystal Macrostructure on the Results of X-Ray Measurements // Proceedings of the 4th European Conference on Residual Stresses. France. C2S. 1996. P. 977-980.

7. Brückner U., Epishin A., Link T. Local X-Ray Diffraction Analysis of the Structure of Dendrites in Single-Crystal Nickel-Base Superalloys // Acta mater. 1997. V. 45. N. 2. P. 5223-5231.

8. Brückner U., Epishin A., Nolze G. Determination of the Sign of the y/y'-Misfit in Nickel-Base Superalloys by Use of Spectral Impure Cu(Cr) Radiation // Scripta mater. 1997. V. 36, N. 11. P. 1279-1282.

9. Brückner U., Epishin A., Link Т., Dressel K. The Influence of the Dendritic Structure on the y/y'-Lattice Misfit in the Single-Crystal Nickel-Base Superalloy CMSX-4 // Mat. Sei. Eng. 1998. V. A247. P. 23-31.

10. Брюкнер У., Епишин А., Нольце Г. Определение знака мисфита кристаллических решеток у- и у'-фаз в никелевых жаропрочных сплавах с помощью смешанного рентгеновского излучения Cu(Cr) // Материаловедение. 2000. № 5. С. 13-15.

11. Epishin A., Link Т., Brückner U., Portella P. D. Investigation of Porosity in Single-Crystal Nickel-Base Superalloys // Proceedings of the 7th Conference "Materials for Advanced Power Engineering". Belgium. Forschungszentrum Jülich. 2002. P. 217-226.

12. Epishin A., Brückner U., Portella P. D., Link T. Influence of Small Rhenium Additions on the Lattice Spacing of Nickel Solid Solution // Scripta mater. 2003. V. 48. P. 455-459.

13. Link Т., Epishin A., Gottwald A., Wichmann Т. Quantitative Analysis of the Structure of Single Crystal Superalloys // Proceedings of the 37th Symposium on Metallography. Germany. WerkstoffInformationsgesellschaft. 2003. P. 251-256.

14. Epishin A., Link Т., Brückner U. et. al. Effects of segregation in nickel-base superalloys: dendritic stresses // Proceedings of the 10th International Symposium on Superalloys. USA. TMS. 2004. P.537-543.

15. Brückner U., Epishin A., Link T. et. al. Dendritic stresses in nickel-base superalloys // Proceedings of the 7lh International Conference on Residual Stresses. China. Trans Tech Publications. 2004. P. 497-502.

16. Епишин А. И., Линк Т., Брюкнер У., Феделих Б. Остаточные напряжения в дендритной структуре монокристаллов никелевых жаропрочных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2005. Т. 100,№ 2. С. 104-112.

17. Епишин А. И., Линк Т. Пористость в монокристаллах никелевых жаропрочных сплавов // Металлы. 2005. № 6. С. 85-93.

18. Епишин А. П., Нольце Г. Исследование конкурентного роста зерен при кристаллизации монокристаллов никелевых жаропрочных сплавов // Кристаллография. 2006. Т. 51. № 4. С. 760-765.

19. Link Т., Zabler S., Epishin А. et. al. Synchrotron X-ray Tomography of Porosity in Single-Crystal Nickel base Superalloys // Mat. Sei. Eng. 2006. V. A 425. P. 47-54.

20. Бокштейн Б., Епишин А., Есин В. и др. Рост и залечивание пор в монокристаллах жаропрочных сплавов на никелевой основе // Журнал функциональных материалов. 2007. Т. 1. № 5. С. 162-169.

21. Schwarz A. J., Kumar М., Adams В. L. Electron Backscatter Diffraction in Materials Science. Netherlands: Springer 2000. 350 p.

22. Randle V., Engler O. Introduction to texture analysis: macrotexture, microtexture and orientation mapping // Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers. 2000. 338 p.

23. McCall J. L. Scanning Electron Microscopy for Microstructural Analysis // in: Microstructural Analysis Tools and Techniques / ed. by J. L. McCall and W. M. Moeller. New York: Plenum Press. 1973. 343 p.

24. Newbury D. E., Yakowitz H. Contrast Mechanisms of Special Interest in Materials Science // In: Practical Scanning Electron Microscopy / ed. by J. L. Goldstein and H. Yakowitz. New York: Plenum Press. 1977. 582 p.

25. Payne S. M. Optimum Detection of backscattered electron channeling contrast // In: Electron Microscopy and Analysis. Conf. Series 61 / ed. by M. J. Goringe. Bristol: The Institute of Physics. 1981. 563 p.

26. Duhl D. N. Single Crystal Superalloys // In: Single Crystal Superalloys, in Superalloys, supercomposites and superceramics / Ed. by J. К Tien, T. Caulfield. Boston: Academic Press. 1989. 755 p.

27. Шалин P.E., Светлов И.Л., Качанов Е.Б. и др. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов. М.: Машиностроение. 1997. 336 с.

28. Fullagar К. P. L., Broomfield R. W„ Hulands М. et. al. Aero Engine Test Experience with CMSX-4® Alloy Single-Crystal Turbine Blades // Trans. ASME. 1996. V. 118. P. 380-388

29. Carter P., Cox D. C., Gandin C. A., Reed R. C. Process modelling of grain selection during the solidification of single crystal superalloy castings // Mater. Sci. Eng. 2000. V. A280. P. 233-246.

30. Price A. R., Mueller B. A. ATS Land Based Turbine Casting Initiative. http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/97/97ats/atspdf/ATS5-7.PDF

31. Лютцау В. Г., Костюкова Е. П., Толораия В. Н., Корнилова О. М. Исследование степени совершенства кристаллов никелевого жаропрочного сплава // Изв. АН СССР. Металлы. 1978. № 3. С. 166-170.

32. Lecomte-Beckers J. Study of microposity formation in nickel-base superalloys // Metall. Trans. A. 1988. V. 19A. №9. p. 2341-2348.

33. Anton D. L., Giamei A. F. Porosity distribution and growth during homogenization in Single Crystals of a Nickel-base superalloy// Mater. Sci. and Eng. 1985. V.76. P. 173-180.

34. Толораия В. H., Зуев А. Г., Светлов И. Л. Влияние режимов направленной кристаллизации и термообработки на пористость в монокристаллах никелевых жаропрочных сплавовю // Изв. АН СССР. Металлы. 1991. № 5. С.70-75.

35. Флеминге M. Процессы затвердевания / Пер. с анг.; Под ред. А. А. Жукова и Б. В. Рабиновича. М.: Мир. 1977. 420 с.

36. Hemmersmeier U., Feller-Kniepmeier M. Element distribution in the macro- and microstructure of nickel base superalloy CMSX-4 // Mat. Sci. Eng. A, 1998. V. 248. P. 87-97.

37. Roebuck В., Cox D., R. Reed. The temperature dependence of y' volume fraction in a Ni-based single crystal superalloy from resistivity measurements // Scripta mater. 2000. V. 44. P. 1917-1921.

38. Glatzel U. Microstructure and Internal Strains of Undeformed and Creep Deformed Samples of a Nickel-Base Superalloy. Berlin.: Verlag Dr. Kôster, 1994. 80 p.

39. Vôlkl R., Glatzel U., Feller-Kniepmeier M. Measurement of the Lattice Misfit in the Single Crystal Nickel Based Superalloys CMSX-4, SRR99 and SCI6 by Convergent Beam Diffraction // Acta mater. 1998. V. 46. P. 4395-4404.

40. PeakFit v4.0. Jandel Scientific software. 1995.

41. Pearson W. B. A Handbook of Lattice Spacings and Structures of Metals and Alloys. V. 1, Oxford: Pergamon Press. 1958, 1044 p.

42. Pearson W. B. A Handbook of Lattice Spacings and Structures of Metals and Alloys. V. 2. Oxford: Pergamon Press. 1967. 1446 p.

43. Mishima Y., Ochiai S., Suzuki T. Lattice Parameters of Ni(y). №зА1(у') and Ni3Ga(y') Solid Solutions with Additions of Transition and B-Subgroup Elements // Acta metall. 1985. V. 33. N. 6. P. 1161- 1169.

44. R. Schmidt, Quantitative analytische Transmissionselektronenmikroskopie an einer einkristallinen Nickelbasislegierung mit hohem y' Volumenanteil. Düsseldorf: VDI-Verlag. 1993. 113 p.

45. Blavette D., Buchon A., Chambreland S. Influence of heat treatment on composition and fine scale features of some fine nickel base superalloys // In: Proc. of Euromat Conference Aachen. DGM Information Gesellschaft, Verlag. 1989. P. 419-424.

46. Svetlov I. L., Golovko B. A., Epishin A. I., Abalakin N. P. Diffusional Mechanism of y'-Phase Particles Coalescence in Single Crystals in Nickel-Base Superalloys // Scripta met. and mater. 1992. V. 26. P.1353-1358.

47. Wichmann T. Mikrostrukturelle Untersuchengen einkristalliner Turbinenschaufeln für stationäre Turbinen. Dipl. Thesis. Technische Universität Berlin. 1995.

48. Buffiere J. Y., Cheynet M. C., Ignat M. STEM analysis of the local chemical composition in the nickel-based superalloy CMSX-2 after creep at high temperature // Scripta mater. 1996. V. 34. N. 3. P. 349-356.

49. Duval S., Chambreland S., Caron P., Blavette D. Phase composition and chemical order in the single crystal nickel base superalloy MC2 // Acta metall. 1994. V. 42. P. 185-194.

50. Macherauch E., Müller P. Das sin2v|/-Verfahren der röntgenographischen Spannungsmessung // Z. angew. Phys. 1961. V. 13. V. 305-312.

51. Tien J. K., Copley S. M. The Effect of Uniaxial stress on the Periodic Morphology of Coherent Gamma Prime Precipitates in Nickel-Base Superalloys Crystals // Metall. Trans. 1971. V. 2. P. 215219.

52. Tien J. K., Copley S. M. The Effect of Orientation and Sense of Applied Stress on the Morphology of Coherent Gamma Prime Precipitates in Stress Annealed Nickel-Base Superalloy Crystals // Metall. Trans. 1971. V. 2. P. 543-553.

53. Pineau A. Influence of Uniaxial Stress on the Morphology of Coherent Precipitates during Coarsening Elastic Energy Considerations // Acta mater. 1976. V. 24. P. 559-564.

54. Hazotte A., Simon A. Quantitative analysis of the structural changes during aging of single crystal nickel-based superalloys//Acta Stereol. 1989 V. 8. N. 2. P. 175-180.

55. Pollock T. M., Argon A. S. Creep resistance of CMSX-3 nickel-base superalloy single crystals // Acta metal, mater. 1992. V. 40, N. 1. P. 1-30.

56. Müller L., Glatzel U., Feller-Kniepmeier M. Modelling of thermal misfit stresses in nickel-base superalloy containing high volume fraction of y'-pahse // Acta metal, mater. 1992. V. 40, N. 6, P. 1321-1327.

57. Socrate S., Parks D. M. Numerical determination of the elastic driving force for directional coarsening of Ni-superalloys //Acta metal, mater. 1993. V. 41. N. 7. P. 2185-2209.

58. Светлов И. Л., Епишин А. П., Кривко А. П., Самойлов А. П., Одинцев И. Н., Андреев А. П. Анизотропия коэффициента Пуассона монокристаллов никелевого сплава // Доклады АН СССР. 1988. №2. С. 1372-1375.

59. Кривко А. И., Епишин А. И., Светлов И. Л., Самойлов А. И. Упругие свойства монокристаллов никелевых сплавов // Проблемы прочности. 1988. № 2. С. 68-75.

60. Кривко А. П., Епишин А. И., Светлов И. Л., Самойлов А. И. Расчет термических напряжений и термостойкость анизотропных материалов. Сообщение 1 // Проблемы прочности. 1989. № 2. С, 3-9.

61. Кривко А. П., Епишин А. П., Светлов И. Л., Самойлов А. П., Суханов H. Н. Расчет термических напряжений и термостойкость анизотропных материалов. Сообщение 2 // Проблемы прочности. 1989. № 4. С. 43-48.

62. Авторское свидетельство СССР № 1504486. Устройство для измерения поперечных деформаций. Андреев А. П., Епишин А. И., Иванов Д. Е. // Бюллетень изобретений. 3230.08.1989 (46).

63. Дроздовский Б. А., Епишин А. И., Светлов И. Л., Волков В. П., Никулина И. В. Исследование циклической трещиностойкости монокристальных образцов никелевого сплава // В кн. «Проблемы разрушения металлов и фрактография» М.: МДНТП. 1989. С. 4350.

64. Голубовский Е. Р, Епишин А. И., Светлов И.Л., Анизотропия характеристик статической и циклической прочности монокристаллов литого никелевого жаропрочного сплава // Журнал "Вестник двигателестроения". Украина. 2004. № 2. С. 143-147.

65. Голубовский Е. Р., Светлов И. Л, Епишин А. И., Влияние кристаллографической ориентации на прочностные характеристики монокристаллов никелевого жаропрочного сплава // Научные труды МАТИ. Вып. 8(80), 2005, М., ИЦ МАТИ, С.22-27.

66. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.: Мир, 1970. 443 с.

67. Баррет Ч. С. Структура металлов. М.: Металлургиздат. 1948. 677 с.

68. Шульце Г. Металлофизика. М.: Мир. 1971. 503 с.

69. Светлов И. Л., Суханов Н. Н., Кривко А. И. и др. Температурно-ориентационная зависимость характеристик кратковременной прочности, модуля Юнга и коэффициента линейного расширения монокристаллов сплава ЖС6Ф // Проблемы прочности. 1987. № 1. С. 51-56.

70. Yang S. W. Elastic constants of a monocrystalline nickel-base superalloy // Met. Trans. 1985. 16A. N 4. P. 661-665.

71. Schneider W. High temperature behavior and microstructure of single-crystal nickel-base superalloy CMSX-4 at temperatures from 800°C up to 1I00°C. Erlangen: Universität Erlangen-Nürnberg, 1993. 193 p.

72. Дж. Хирг, И. Лоте. Теория дислокаций / Перев. с англ.; Под ред. Э. М. Надгорного, Ю. А. Осипьяна. М.: Атомиздат. 1973. 600 с.

73. Paufler P. Physikalische Kristallographie. Akademie-Verlag Berlin. 1986. p.

74. Dereli G., Cagin Т., Uludogan M., Tomak M. Thermal and mechanical properties of Pt-Rh alloys // ArXiv: cond-mat/9611241. 1996.V. 1.28 Nov.

75. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория упру гости. М.: Наука. 1965. 204 с.

76. Broek D. The practical use of fracture mechanics. Dordrecht.: Kluwer Academic Publications. 1989. 522 p.

77. Ai S. H., Lupine V., Onofrio G. Influence of precipitate morphology on high temperature fatigue crack growth of a single crystal nickel base superalloy // Scripta metall. mater. 1993. V. 29. P.1385-1390.

78. Ott M., Mughrabi H. Dependence of the high-temperature low-cycle fatigue behaviour of the monocrystalline nickel-base superalloys CMSX-4 and CMSX-6 on the y/y'-morphology, Mater. Sei. Eng. 1999. V. 272A. P. 24-30.

79. Chan K. S., Hack J .E., Leverant G. R. Fatique crack growth in MAR-M200 single crystals // Met. Trans. 1987. V. 18. N. 4. P. 581-591.

80. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Демьянушко И. В. и др. Термопрочность деталей машин. М.: Машиностроение. 1975.455 с.

81. Куриат Р. И., Третьяченко Г. Н., Кравчук Л. В. О температурных напряжениях в сопловых лопатках газовых турбин // Термопрочность материалов и конструктивных элементов. Киев: Наук, думка, 1967. С. 407-417.

82. Coffin L. F. A study of the effects of cyclic thermal stresses on a ductile metals // Trans. ASME. 1954. V. 76. N. 8. P. 931 -950.

83. Хонинкомб P. Пластическая деформация металлов. M.: Мир. 1972. 408 с.

84. Епишин А. И., Светлов И. Л., Брюкнер У. И др. Высокотемпературная ползучесть монокристаллов никелевых жаропрочных сплавов с ориентацией 001. // Материаловедение. 1999. №5. С. 32-42.

85. Link Т., Epishin A., Brückner U., Portella P. An Increase of the y/y'-Misfit and its Con-elation with Strain during Creep Deformation of Single-Crystal Nickel-Base Superalloys // Acta mater. 2000. V. 48. P. 1981-1994.

86. Epishin A., Link Т., Brückner U., Portella P. D., Evolution of the y/y'-Microstructure during High Temperature Creep of a Nickel-Base Superalloy// Acta mater. 2000. V. 48. P. 4169-4177.

87. Epishin A., Link Т., Brückner U., Portella P. D. Kinetics of Topological Inversion of the y/y'-Microstructure during High Temperature Creep of a Nickel-Base Superalloy // Acta mater. 2001. V. 49. P. 4017-4023.

88. Epishin A., Brückner U., Link Т., Portella P. D. Investigation of Stresses in Superalloys by Analysis of y/y'-Microstructure, Proc. of the 6th European Conf. on Residual Stresses // Portugal. Trans Tech Publications. 2002. P. 287-292.

89. Link Т., Epishin A., Klaus M. et. al. <100> dislocations in nickel-base superalloys: formation and role in creep deformation // Mat. Sei. Eng. 2005. V. A 405. P. 254-265.

90. Epishin A., Link Т., Brückner U. Microstructural stability of CMSX-4 and CMSX-10 under high temperature creep conditions // Proc. of the 8th Conf. "Materials for Advanced Power Engineering". Belgium. Forschungszentrum Jülich. 2006. P. 507-520.

91. Nazmy M., Epishin A., Link Т., Staubli M. Degradation in Single Crystal Nickel Base Superalloys -A Review // Proc. of the 8th Conf. "Materials for Advanced Power Engineering". Belgium. Forschungszentrum Jülich. 2006. P. 205-216.

92. Епишин А. И. Стабильность микроструктуры жаропрочных никелевых сплавов CMSX-4 и CMSX-10 в условиях высокотемпературной ползучести // Материаловедение. 2007. № 1. С. 49-56.

93. Кеаг В. Н., Giamei А. F., Leverant G. R., Oblak J. M. On intrinsic/extrinsic stacking fault pairs in the LI2 lattice// ScriptaMaterialia. V. 3. 1969. P. 123-129.

94. Кеаг В. Н., Leverant G. R, Oblak J. M. An analysis of creep-induced intrinsic/extrinsic fault rairs in a precipitation hardened nickel-alloy// Trans. ASM. 1969. V. 62. P. 639.

95. Leverant G. R., Кеаг В. H., Oblak J. M. Creep of Precipitation-Hardened Nickel-Base Alloy Single Crystals at High Temperatures // Metal. Trans. 1973. V. 4. P. 355-362.

96. Каблов E. H., Голубовский E. P. Жаропрочность никелевых сплавов. M.: Машиностроение. 1998.464 с.

97. Maldini, М., Lupine, V. A costitutive equation for creep strain analysis and prediction of a single crystal superalloy // Mater. High Temp. 1997. V. 14. P 47-52.

98. ReppichB. Negatives Kriechen//Z. Metallkde. 1984. V. 75. P. 193-202.

99. Reppieh B. Negatives Kriechen und Mikrogefiige Iangzeitexponierter Gasturbinenwerkstoffe // Z. Metallkde. 1994. V. 85. P. 28-38.

100. Timins R., Greenwood G. W., Dyson B. F. Negative creep in a nickel-base superalloy // Scripta metal. 1986. V. 20. P. 67-70.

101. Matan N., Cox D. C„ Rae C. M., Reed R. C. On the kinetics of rafting in CMSX-4 superalloy single crystals// Acta mater. 1999. V. 47. P. 2031-2045.

102. Nathal M. V., Ebert L. J. Elevated temperature creep-rupture behavior of the single crystal nickel-base superalloy NASAIR 100 // Metall. Trans. 1985. V. 16A. P. 427-439.

103. MacKay R. A., Ebert L. J. The Development of y-y' Lamellar Structures in a Nickel-Base Superalloy during Elevated Temperature Mechanical Testing // Metall. Trans. 1985. V. 16A. P. 1969-1982.

104. Veron M., Bastie P. Strain induced directional coarsening in nickel-based superalloys: investigation on kinetics using the small angle neutron scattering (SANS) technique // Acta mater. 1997. V. 45. P. 3277-3282.

105. Svoboda J., Lukas P. Modelling of kinetics of directional coarsening in Ni-superalloys // Acta mater. 1996. V. 44. P. 2557-2565.

106. Louchet F., Hazotte A. A Model for Low Stess Cross-Directional Creep and Directional Coarsening of Superalloys. 1997. V. 37. P. 589-597.

107. Nabarro F. Rafting in superalloys // Metall. Trans. 1996. V. 27A. P. 513-529.

108. Numakura H., Ikeda T., Nakajima H., Koiwa M. Diffusion in Ni3Al, Ni3Ga and Ni3Ge // J. Mat. Sci. Eng. 2001. V. A312. P. 109-117.

109. Saito M., Aoyama T., Hidaka K. et. al. Concentration gradients and the rafting mechanism in Ni base superalloys in the initial stage of high temperature creep tests // Scripta mater. 1996. V. 34. P. 1189-1994.

110. Wanderka N., Schumacher G., Czubayko U. et. al. Local chemical and structural gradients in the creep deformed superalloy SCI 6 //J. Mat. Sci. Eng. 2003. V. A353. P. 146-151.

111. Karnthaler H. P., Muhlbacher E. T., Rentenberger C. The influence of the fault energies on the anomalous mechanical behaviour of NiiAl alloys // Acta Mater. 1996. V 44. P. 547-560.

112. Kruml T., Conforto E., Piccolo B. L. et. al. From dislocation cores to strength and work-hardening: a study of binary Ni3Al //Acta Mater. 2002. V. 50. P. 5091-5101.

113. Ardell A. J. Interfacial free energies and solute diffusivities from data on Oswald ripening // Interface Science. 1995. V. 3. P. 119-125.

114. Chen C. Y., Stobbs W. M. Interfacial segregation and influence of antiphase boundaries on rafting in y/y' alloy // Met. Trans. 2004. V. 35A. P. 733-740.

115. Graham L. D., Kraft R. W. Coarsening of Eutectic Microstructures at Elevated Temperatures // Trans. Metall. Soc. A.l.M.E. 1966. V. 236. P. 94-101.

116. Nakagawa Y. G., Weatherly G. C. The Stability of Lamellar Structures // Metall. Trans. 1972. V. 3. P. 3223-3229.

117. Ho E., Weatherly G. C. Interface diffusion in the Al-CuAb eutectic//Acta, metall. 1975. V. 23. P. 1451-1460.

118. Ho E., Weatherly G. C. The thermal stability of deformed A1-CuA12 eutectic // Metal Science. 1977. N. 4. P. 109-116.

119. Carry C., Strudel J. L. Apparent and effective creep parameters in single crystals of a nickel base superalloy -1. Incubation period // Acta metal., 1977, V. 25. N. 7. P. 767-777.

120. Feller-Kniepmeier M., Link T. Dislocation Structures in y-y' Interfaces of the Single-Crystal Superalloy SRR 99 After Annealing and High Temperature Creep // Mater. Sci. Eng. 1989. V. A113.P. 191-195.

121. Nelson R. S., Mazey D. J., Barnes R. S. The thermal equilibrium shape and size of holes in solids//Philosophical Magazine. 1965. V.l 1. P.91-1 11.

122. Darolia R, Lahrman D.F., Field R.F. Formaation of topologically closed packed phases in nickel base single crystal superalloys // Proceedings of the 6th International Symposium on Superalloys. USA. TMS. 1988. P.255-264.

123. Kohler C., Link Т., Epishin A. Dissociation of a(100) edge superdislocations in the y'-phase of nickel-base superalloys // Philosophical Magazine A. 2006. V. 86. P. 5103-5121.

124. Епишин А. П., Светлов И. Д., Брюкнер У. и др. Механизмы высокотемпературной ползучести монокристаллов никелевых жаропрочных сплавов // Труды международного семинара «Актуальные проблемы прочности». Новгород.: НовГУ. 1999. С. 92-96.

125. Epishin A., Kablov Е., Golubovskiy Е. et. al. Rupture Lifetime Prediction and Deformation

126. Mechanisms during Creep of Single-Crystal Nickel-Base Superalloys // Proc. of the 5|W IUTAM Symposium on Creep in Structures. Japan. Nagoya University. 2000. P. 231-240.

127. Epishin A., Link T. Mechanisms of high temperature creep of nickel-base superalloys under low applied stress // Philosophical Magazine A. 2004. V. 84. N. 19. P. 1979-2000.

128. Epishin A., Link T. Mechanisms of high temperature creep of nickel-base superalloys under low applied stress. International Symposium on Superalloys // Proc. of the 10th Int. Symposium on Superalloys. USA. TMS. 2004. P. 137-143.

129. Fedelich B. Modelling at the dislocation level the reinforcement of alloys by hard precipitates: The example ofNi-base superalloys // J. Phys. IV France. 2003. V. 105. P. 131-138.

130. Abaqus, Version 6.3, (2002). Hibitt, Karlsson & Sorensen, Inc. 1080 Main Street, Pawtucket, RI 02860-4847, http://www.abagus.com

131. Voter A. F., Chen S. P. Accurate Interatomic Potentials for Ni, Al, and Ni3Al // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. V. 82. 1987. P. 175.

132. Hirth J. P. On Dislocation Interactions in the fee Lattice // J. Appl. Phys. 1961. V. 32. P. 700706.

133. Jossang T., Hirth J. P., Hartley C. S. Anisotropic Elasticity Solutions for Dislocation Barriers in Face-Centered Cubic Crystals // J. of Appl. Physics. 1965. V. 36, N. 8. P. 2400- 2406.

134. Spence G. B. Theory of extended dislocations in symmetry directions in anisotropic infinite crystals and thin plates // Journal of Applied Physics. 1962. V. 33. P. 729-733.

135. Nabarro F. R. N. Theory of Crystal Dislocations. New York: Dover Publications. 1987. 821 p.

136. Baskes M. I., Hoagland R. G., T. Tsuji. An atomistic study of the strength of an extended-dislocation barrier // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 1998. V. 6. P. 9-18.

137. Spingarn J. R., Barnett D. M., Nix, W". D. Theoretical descriptions of climb controlled steady state creep at high and intermediate temperatures // Acta metal. 1978. V. 27. P. 1549-1561.

138. Huang J., Meyer M., Pontikis V. Core structure of a dissociated edge dislocation and pipe diffusion in copper investigated by molecular dynamics // J. Phys. III. 1991. V. LP. 867-883.