Разработка экономнолегированного никелевого жаропрочного сплава для рабочих лопаток газовых турбин

Авторы

Хрящев И. И.^*, Данилов Д. В., Логунов А. В.

Объединенная двигателестроителъная корпорация «Сатурн», проспект Ленина, 163, Рыбинск, Ярославская область, 152903, Россия

*e-mail: dixpy@mail.ru

Аннотация

Проведены исследования, направленные на разработку экономнолегированного жаропрочного никелевого сплава для монокристаллических рабочих лопаток газовых турбин. Выполнен расчёт и обоснован химический состав перспективного сплава, а также выплавлена опытная партия сплава. Отработаны режимы плавки заливки, разработан режим термической обработки и изготовлены монокристаллические образцы для механических испытаний и металлографических исследований. Согласно анализу полученных результатов, длительная прочность раз­работанного сплава при 1000°С на базе 100 ч составляет 238 МПа при плотности 8,87 г/см³ с потенциалом доведения до более высоких значений путем оптимизации режимов термической обработки.

Ключевые слова:

монокристаллический жаропрочный никелевый сплав, экономное легирование, микроструктура, дендритная ликвация, модель диффузии, термическая обработка

Библиографический список

1. Каблов Е.Н. Основные направления развития материалов для авиакосмической техники XXI века // Перспективные материалы. 2000. №3. С. 2-24.

2. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Светлов И.Л., Демонис И.М. Литейные жаропрочные никелевые сплавы для перспективных авиационных ГТД // Технология легких сплавов. 2007. № 2. С. 6-16.

3. Каблов Е.Н., Светлов И.Л., Петрушин Н.В. Никелевые жаропрочные сплавы, легированные рутением // Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С.Т. Кишкина: Науч.-техн. сборник. – М.: Наука, 2006. С. 172-184.

4. Магеррамова Л.А., Кратт Е.П., Ясинский В.В. Конструктивно-технологическое моделирование биме­таллических блисков для газовых турбин / / Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 3. С. 82-88.

5. Кузнецов В.П., Лесников В.П., Конакова И.П. Структура и свойства жаропрочного никелевого сплава ЖС32-ВИ: Справочник. – Екатеринбург: Квист, 2010. - 83 с.

6. Шмотин Ю.Н., Логунов А.В., Лещенко И.А., Старков Р.Ю. Моделирование и разработка новых жа­ропрочных сплавов // Двигатель. 2013. № 5(89). С. 24-27.

7. Логунов А.В., Шмотин Ю.Н., Данилов Д.В. Методологические основы автоматизированного проекти­рования жаропрочных сплавов на никелевой основе. Часть I // Технология металлов. 2014. № 5. С. 3-9.

8. Morinaga M, Yukawa N, Adachi H, Ezaki H. New PHACOMP and its application to alloy design // 5th International Symposium on Superalloys 1984 (7-11 October, Champion, Pennsylvania), pp. 523-532. http://www.tms.org/superalloys/10.7449/1984/Superalloys_1984_523_532.pdf

9. Логунов А.В., Шмотин Ю.Н., Данилов Д.В. Методологические основы автоматизированного проекти­рования жаропрочных сплавов на никелевой основе. Часть II // Технология металлов. 2014. № 6. С. 3-10.

10. Логунов А.В., Шмотин Ю.Н., Данилов Д.В. Методологические основы автоматизированного проекти­рования жаропрочных сплавов на никелевой основе. Часть III // Технология металлов. 2014. № 7. С. 3-11.

11. Сидоров В.В., Морозова Г.И., Петрушин Н.В., Кулешева Е.А., Кулебякина А.М., Дмитриева ЛИ. Фазо­вый состав и термостабильность литейного жаропрочного никелевого сплава с кремнием // Металлы. 1990. № 1. С. 26-32.

12. Береснев А.Г., Логунов А.В., Логачева А.И. Проблемы повышения качества жаропрочных сплавов, получаемых методом металлургии гранул // Вестник Московского авиационного института. 2008. Т. 15. № 3. С. 83-89.

13. Wahl J.B., Harris K. New single crystal superalloys, CMSX-7 and CMSX-8 // 12th International Symposium on Superalloys 2012 (9-13 September, Champion, Pennsylvania). – The Minerals, Metals, & Materials Society, 2012, pp. 179–188. http://www.tms.org/superalloys/10.7449/2012/Superalloys_2012_179_188.pdf

14. Магеррамова Л.А, Васильев Б.Е. Влияние ориентации монокристалла на напряженно-деформированное состояние и прочность лопаток газовых турбин // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 5. С. 89-97.

15. Кулешова Е.А., Черкасова Е.Р., Логунов А.В. Дендритная ликвация в никелевых жаропрочных сплавах // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. № 6. С. 54-59.

16. Caron P. High у' solvus new generation nickel – based superalloys for single crystal turbine blade application // 9th International Symposium on Superalloys 2000 (17-21 September, Champion, Pennsylvania). – The Minerals, Metals, & Materials Society, 2000, pp. 737– 746.

17. Reed R.S. The Superalloys. Fundamentals and Applications. – NY: Cambridge University Press, 2006. – 372 p.

18. Зайцев Н.А, Логунов А.В., Шатульский А.А., Шмотин Ю.Н. Определение коэффициентов диффузии легирующих элементов в жаропрочных сплавах / / Технология металлов. 2011. № 10. C. 38–46.

19. Логунов А.В., Шмотин Ю.Н. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин (материалы и технологии). – М.: Наука и технологии, 2013. – 264 с.

20. Масленков С.Б. Легирование и термическая обработка жаропрочных сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. № 10. С. 49–53.

21. Таганов В.Б. Взаимодействия в растворах электролитов: моделирование сольватационных процессов, равновесий в растворах полиэлектролитов и математическое прогнозирование химических систем: монография. – М.: Акад.естествознания, 2009. – 141 с.

22. Герцрикен С.Д., Дехтяр И.Я. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе: Монография. – М.: Го­сударственное издательство физико-математической литературы, 1960. – 564 с.

23. Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С.Т. Кишкина / Под ред. Е.Н. Каблова. – М.: Наука, 2006. – 272 с.

24. Шмотин Ю.Н, Логунов А.В., Лещенко И.А., Заводов С.А., Данилов Д.В., Хрящев И.И., Михайлов А.М., Михайлов М.А., Семин А.Е. Литейный жаропрочный сплав на основе никеля. Патент RU 2626118 C2. Бюл №21, 27.07.2017.

Скачать статью