Влияние технологических параметров литья на качество фасонных отливок из нового жаропрочного сплава на основе TiAl

Металлургия и материаловедение

Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

2018. Т. 25. № 3. С. 220-228.

Авторы

Антипов В. В. *, Ночовная Н. А. , Кочетков А. С. , Панин П. В. **, Дзунович Д. А.

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, Государственный научный центр Российской Федерации, ВИАМ, ул. Радио, 17, Москва, 105005, Россия

*e-mail: antipovvv@viam.ru
**e-mail: PaninPaV@yandex.ru

Аннотация

Приведены результаты оригинальных исследований литой структуры и свойств нового жаропрочного интерметаллидного гамма-сплава Ti-45,5Al-2V-1Nb-1,5Zr(Cr)-Gd-B, разработанного в ВИАМ. Исследовано влияние температурно-временных параметров центробежного литья в двухкамерной индукционной печи с холодным тиглем ALD Leicomelt 5 на макро- и микроструктуру фасонных отливок. Показано, что определяющее влияние на структурную однородность получаемых отливок оказывает температура предварительного подогрева литейных форм. На основании полученных результатов разработаны технологии литья и термической обработки, позволяющие получать бездефектные фасонные отливки лопаток турбин низкого давления авиационных двигателей.

Ключевые слова

интерметаллиды, алюминид титана TiAl, гамма-сплав, центробежное литье, фасонные отливки, микроструктура отливок, лопатки турбины

Библиографический список

  1. Dimiduk D.M. Gamma titanium aluminide alloys – an assessment within the competition of aerospace structural materials // Materials Science and Engineering: A. 1999. Vol. 263. No. 2, pp. 281-288. DOI: 10.1016/S0921-5093(98)01158-7

  2. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 7-17.

  3. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33

  4. Каблов Е.Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: сборник научно-информационных материалов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ВИАМ, 2015. – 720 с.

  5. Ночовная Н.А., Панин П.В., Кочетков А.С., Боков К.А. Современные жаропрочные сплавы на основе гамма-алюминида титана: перспективы разработки и применения // Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. № 7(709). С. 23-27.

  6. Ночовная Н.А., Панин П.В., Алексеев Е.Б., Новак А.В. Исследование закономерностей формирования структурно-фазового состояния сплавов на основе орто- и гамма-алюминидов титана в процессе термомеханической обработки // Вестник Российского фонда фундаментальных исследований. 2015. № 1(85). С. 18-26.

  7. Ночовная Н.А., Базылева О.А., Каблов Д.Е., Панин П.В. Интерметаллидные сплавы на основе титана и никеля: Монография. – М.: ВИАМ, 2018. – 308 с.

  8. Умарова О.З., Пожога В.А., Бураншина Р.Р. Формирование структуры и механические свойства жаропрочного сплава на основе алюминида титана при термической обработке // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 1. С. 160-169.

  9. Kim Y.-W., Kim S.-L. Advances in gammalloy materialsprocesses-application technology: successes, dilemmas, and future // Journal of Metals. 2018. Vol. 70. No. 4, pp. 553-560. DOI: 10.1007/s11837-018-2747-x

  10. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Gamma titanium aluminide alloys: science and technology. – Weinheim: Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, 2011. – 745 p.

  11. Kothari K., Radhakrishnan R., Wereley N.M. Advances in gamma titanium aluminides and their manufacturing techniques // Progress in Aerospace Sciences. 2012. Vol. 55, pp. 1-16. DOI: 10.1016/j.paerosci.2012.04.001

  12. Harding R.A., Wickins M., Wang H., Djambazov G., Pericleous K.A. Development of a turbulence-free casting technique for titanium aluminides // Intermetallics. 2011. Vol. 19. No. 6, pp. 805-813. DOI: 10.1016/j.intermet.2010.11.022

  13. Imayev R.M., Imayev V.M., Oehring M., Appel F. Alloy design concepts for refined gamma titanium aluminide based alloys // Intermetallics. 2007. Vol. 15. No. 4, pp. 451-460. DOI: 10.1016/j.intermet.2006.05.003

  14. Wu X. Review of alloy and process development of TiAl alloys // Intermetallics. 2006. Vol. 14. No. 10-11, pp. 1114-1122. DOI: 10.1016/j.intermet.2005.10.019

  15. Wu X., Hu D., Loretto M.H. Alloy and process development of TiAl // Journal of Materials Science. 2004. Vol. 39. No. 12, pp. 3935-3940. DOI: 10.1023/B:JMSC.0000031474.29156.17

  16. Белов В.Д., Петровский П.В., Фадеев А.В., Павлинич С.П., Аликин П.В. Некоторые особенности литья лопаток ТНД газотурбинного двигателя из интерметаллида титана // Литейщик России. 2014. № 1. С. 10-12.

  17. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: Справочник. – М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. – 520 с.

  18. Кашапов О.С., Новак А.В., Ночовная Н.А., Павлова Т.В. Состояние, проблемы и перспективы создания жаропрочных титановых сплавов для деталей ГТД // Труды ВИАМ. 2013. № 3. URL: http://www.viam-works.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/20.pdf

  19. Белов Н.А., Самошина М.Е. Влияние температуры термообработки на микроструктуру и фазовый состав отливок β -затвердевающего сплава типа TNM на основе системы Ti-Al-Nb-Mo // Известия вузов. Цветная металлургия. 2013. № 6. С. 27-35. DOI: 10.17073/0021-3438-2013-6-27-35

  20. Белов В.Д., Павлинич С.П., Фадеев А.В. Интерметаллид Ti-Al материал завтрашнего дня для российского двигателестроения // Литейщик России. 2013. № 11. С. 12-14.

  21. Имаев В.М., Имаев Р.М., Оленева Т.И. Современное состояние исследований и перспективы развития технологий интерметаллидных γ -TiAl сплавов // Письма о материалах. 2011. Т. 1. № 1. С. 25-31.

  22. Окунев Ю.К., Рыбин В.В., Слепнев В.Н. Перспективы развития производства литых заготовок из сплавов титана и его интерметаллидов // Вопросы материаловедения. 2005. № 4(44). С. 22-36.

  23. Иванов В.И., Ясинский К.К. Эффективность применения жаропрочных сплавов на основе интерметалидов Ti3Al и TiAl для работы при температурах 600-800°C в авиакосмической технике // Технология легких сплавов. 1996. № 3. С. 7-12.

  24. Солдатенко И.В. К вопросу о контроле качества полуфабрикатов из титановых сплавов // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 4. С. 189-194.

  25. Каблов Е.Н., Ночовная Н.А., Каблов Д.Е., Антипов В.В., Панин П.В., Кочетков А.С. Сплав на основе интерметаллида титана и изделие, выполненное из него. Патент № RU 2606368 С1. Бюлл. № 1, 10.01.2017.

  26. Каблов Е.Н., Ночовная Н.А., Каблов Д.Е., Панин П.В. Сплав на основе гамма-алюминида титана. Патент № RU 2614354 С1. Бюлл. № 9, 24.03.2017.

  27. Белов В.Д., Петровский П.В., Павлинич С.П., Аликин П.В., Деменок А.О. Сплав на основе гамма алюминида титана. Патент № RU 2520250 С1. Бюлл. № 17, 20.06.2014.

  28. Каблов Е.Н., Ясинский К.К., Иванов В.И., Анташев В.Г., Тарасенко Е.Н. Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него. Патент № РФ 2191841. Бюлл. № 30, 27.10.2002.

  29. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Вершков А.В. Редкие металлы и редкоземельные элементы – материалы современных и будущих высоких технологий // Авиационные материалы и технологии. 2013. № S2. С. 3-10.

  30. Каблов Д.Е., Панин П.В., Ширяев А.А., Ночовная Н.А. Опыт использования вакуумно-дуговой печи ALD VAR L200 для выплавки слитков жаропрочных сплавов на основе алюминидов титана // Авиационные материалы и технологии. 2014. № 2(31). С. 27-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-2-27-33

  31. Ночовная Н.А., Панин П.В., Кочетков А.С. Проблемы получения химически и структурно однородных слитков из жаропрочных сплавов на основе гаммаалюминида титана // Проблемы производства слитков и полуфабрикатов из сложнолегированных и интерметаллидных титановых сплавов: Сборник докладов научной конференции. – М.: ВИАМ, 2015. Ст. 03.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017