Роман Михайлович Дворецков
105005, Москва, ул. Радио, д. 17
17 Radio st., Moscow, 105005
Федор Николаевич Карачевцев
105005, Москва, ул. Радио, д. 17
17 Radio st., Moscow, 105005
Татьяна Николаевна Загвоздкина
105005, Москва, ул. Радио, д. 17
17 Radio st., Moscow, 105005
Игорь Леонидович Светлов
105005, Москва, ул. Радио, д. 17
17 Radio st., Moscow, 105005
Эволюционное развитие конструкционных жаропрочных сплавов привело к созданию высокотемпературных естественно-композиционных материалов (КМ) на основе системы Nb – Si, которые являются перспективными для изготовления лопаток авиационных газотурбинных двигателей с рабочей температурой до 1350 °C. Для придания необходимых свойств (жаропрочность, жаростойкость, сопротивление ползучести, вязкость разрушения, технологичность и др.) в КМ на основе системы Nb – Si вводят модифицирующие добавки B, Ge, Sn, Zr. При использовании технологии механического легирования для производства композитов системы Nb – Si в материал могут попадать Fe и Ni как технические примеси. В авиакосмической промышленности к качеству материалов предъявляются высокие требования. Для контроля качества полуфабрикатов в ходе производства и готовых композитов системы Nb – Si необходимо точное определение матричных, легирующих и примесных элементов в составе сплавов. Разработана методика анализа композитных материалов на основе системы Nb – Si методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с использованием микроволновой подготовки проб. Выбраны аналитические линии B, Ge, Sn, Zr, Fe, Ni, свободные от значимых спектральных наложений. Диапазон определяемых содержаний составляет ( %): Nb — 40 – 80; B, Ge, Zr — 1 – 5; Sn — 1 – 2,5; Fe — 0,01 – 10; Ni — 0,01 – 5. Для оценки метрологических характеристик методики в качестве образцов сравнения использовали модельные растворы, аналогичные по составу анализируемым композитам, приготовленные из ГСО растворов ионов элементов. Для проверки правильности результатов анализа методом «введено – найдено» использовали близкие по составу к композитам на основе системы Nb – Si ГСО феррониобия и титановых сплавов. Для всех определяемых элементов показатель повторяемости не превышает 2 % отн., а показатель промежуточной прецизионности — 4 % отн.
The evolutionary development of structural heat-resistant superalloys has led to creation of high-temperature niobium-silicon based natural composite materials (CM) which are promising for manufacturing of aircraft gas turbine engine blades with an operating temperature of up to 1350°C. To impart the necessary properties (heat resistance, heat resistance, creep resistance, fracture toughness, manufacturability, etc.) CM are doped with modifiers, e.g., B, Ge, Sn, Zr. When using the technology of mechanical alloying for production of niobium-silicon based composites Fe and Ni can enter the material as technical impurities. The quality of materials is the first concern in the aerospace industry. Accurate determination the matrix, alloying and impurity elements in the CM composition is necessary for quality control of the semi-products and off-the-shelf CM. We improved the method of ICP AES with microwave sample preparation for determination of the chemical composition of niobium-silicon based composite materials. The analytical lines of B, Ge, Sn, Zr, Fe, and Ni free of significant spectral overlap are used. The range of the determinable contents (wt.%) is: Nb — 40 – 80; B, Ge, Zr — 1 – 5; Sn — 1 – 2.5; Fe — 0.01 – 10; Ni — 0.01 – 5. To evaluate the metrological characteristics of the method, model solutions similar in composition to the composites analyzed, prepared from certified solutions of the ions, were used as reference samples. State standard reference samples of ferroniobium and titanium alloys similar in composition to Nb – Si based CM were used to verify the accuracy of the technique in spiked tests. The repeatability and intermediate precision indices did not exceed 2 and 4 %rel., respectively, for all the elements studied.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.