zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2021-87-12-35-40zldm-1540Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLИсследование теплоемкости жаропрочного никелевого сплава вжм4 методами дифференциальной сканирующей калориметрии, адиабатическим и калориметрии смешенияStudy of the heat capacity of VZhM4 nickel superalloy using differential scanning calorimetry, adiabatic and mixing calorimetryШорстовС. Ю.ShorstovS. Yu.

Сергей Юрьевич Шорстов

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Sergey Yu. Shorstov

17, ul. Radio, Moscow, 105005

Sshorstov7@gmail.comМараховскийП. С.MarakhovskyP. S.

Петр Сергеевич Мараховский

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Petr S. Marakhovsky

17, ul. Radio, Moscow, 105005

ПахомкинС. И.PakhomkinS. I.

Станислав Игоревич Пахомкин

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Stanislav I. Pakhomkin

17, ul. Radio, Moscow, 105005

РазмаховМ. Г.RazmakhovM. G.

Максим Геннадьевич Размахов

105005, Москва, ул. Радио, д. 17

Maksim G. Razmakhov

17, ul. Radio, Moscow, 105005

Всероссийский НИИ авиационных материалов (ВИАМ)РоссияAll-Russian Research Institute of Aviation Materials (VIAM)Russian Federation20211812202187123035Copyright © Шорстов С.Ю., Мараховский П.С., Пахомкин С.И., Размахов М.Г., 20212021Шорстов С.Ю., Мараховский П.С., Пахомкин С.И., Размахов М.Г.Shorstov S.Y., Marakhovsky P.S., Pakhomkin S.I., Razmakhov M.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1540

Увеличение рабочих температур узлов и деталей современных летательных аппаратов – ключевая задача авиационной промышленности, поэтому необходимы новые материалы, отвечающие повышенным требованиям к их эксплуатационным характеристикам. Один из важнейших факторов при разработке высокотемпературных металлических, керамических и теплозащитных материалов – высокий уровень точности и достоверности определяемых свойств. Особенности того или иного метода измерения, а также их аппаратное исполнение не всегда обеспечивают заданную точность экспериментов во всем диапазоне температур. В работе представлены результаты исследования теплоемкости жаропрочного никелевого сплава ВЖМ4 в интервале температур 100 – 1360 °C методами дифференциальной сканирующей калориметрии, адиабатическим и калориметрии смешения. Приведены данные ДСК-анализа сплава, проанализированы температуры фазовых превращений и температурные зависимости удельной теплоемкости материала, а также оценка их точности на различных температурных интервалах. Кроме того, проведен сравнительный анализ используемых методов измерения. Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых материалов и исследовании удельной теплоемкости металлических изделий в широком интервале температур.

An increase in the operating temperatures of assemblies and parts of modern aircraft is a key task for the aviation industry which entails developing of new materials that meet the increased requirements for their operational characteristics. A high level of the accuracy and reliability of the determined properties is one of the most important factors in designing high-temperature metal, ceramic and heat-shielding materials. The features of a particular measurement procedure, as well as their hardware design, do not always ensure the specified accuracy of experiments over the entire temperature range. We present the results of studying the heat capacity of VZhM4 nickel superalloy in the temperature range 100 – 1360° C by the methods of differential scanning calorimetry (DSC), adiabatic and mixing calorimetry. The data of the DSC analysis of the alloy, the temperatures of phase transformations and temperature dependences of the specific heat of the material are analyzed along with the assessment of their accuracy at different temperature intervals. A comparative analysis of the studied measurement procedures complements the research. The results obtained can be used in the development of new materials and in the study of the specific heat capacity of metal products in a wide temperature range.

дифференциальная сканирующая калориметрияадиабатическая сканирующая калориметриякалориметрия смешенияудельная теплоемкостьжаропрочные сплавыdifferential scanning calorimetryadiabatic calorimetrymixing calorimetryheat capacitysuperalloysРабота выполнена в рамках комплексного научного направления «Квалификация и исследования материалов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»).ReferencesКаблов Е. Н. Материалы нового поколения — основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России / Интеллект и технологии. 2016. № 2(14). С. 16 – 21.Kablov E. N. Materials of a new generation — the basis of innovation, technological leadership and national security of Russia / Intellekt Tekhnol. 2016. N 2(14). P. 16 – 21 [in Russian].Каблов Е. Н. Ключевая проблема — материалы. Тенденции и ориентиры инновационного развития России. — М.: ВИАМ, 2015.Kablov E. N. The key problem is materials. Trends and guidelines for innovative development in Russia. — Moscow: VIAM, 2015 [in Russian].Димитриенко Ю. И., Луценко А. Н., Губарева Е. А., Орешко Е. И., Базылева О. А., Сборщиков С. В. Расчет механических характеристик жаропрочных интерметаллидных сплавов на основе никеля методом многомасштабного моделирования / Авиационные материалы и технологии. 2016. № 3. С. 33 – 48. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-3-33-48Dimitrienko Y. I., Lutsenko A. N., Gubareva E. A., Oreshko E. I., Bazyleva O. A., Sborshikov S. V. Calculation of mechanical characteristics of high-temperature intermetallic alloys based on nickel by the method of multiscale modeling / Aviats. Mater. Tekhnol. 2016. N 3. P. 33 – 48 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-3-33-48Бакрадзе М. М., Скугорев А. В., Кучеряев В. В., Бубнов М. В. Компьютерное моделирование технологических процессов обработки металлов давлением как инструмент разработки новых технологий / Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 175 – 185. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-175-185Bakradze M. M., Skugorev A. V., Kucheryaev V. V., Bubnov M. V. Computer modeling of technological processes of metal forming as a tool for the development of new technologies / Aviats. Mater. Tekhnol. 2017. N S. P. 175 – 185 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-175-185Шпагин А. С., Кучеряев В. В., Бубнов М. В. Компьютерное моделирование процессов термомеханической обработки жаропрочных никелевых сплавов ВЖ175 и ЭП742 / Труды ВИАМ. 2019. № 8. Ст. 04. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-8-27-35Shpagin A. S., Kucheryaev V. V., Bubnov M. V. Computer simulation of thermomechanical processing of heat-resistant nickel alloys VZh175 and EP742 / Tr. VIAM. 2019. N 8. Art. 04 [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-8-27-35Каблов Е. Н. Материалы нового поколения / Защита и безопасность. 2014. № 4. С. 28 – 29.Kablov E. N. New generation materials / Zashch. Bezopasn. 2014. N 4. P. 28 – 29 [in Russian].Ouested P., Brooks R., Chapman L., Morrell R., Youssel Y., Mills K. Mesurement and estimation of thermophysical properties of nickel based superalloys / Materials Science and Technology. 2009. Vol. 25. N 2. P. 154 – 162.Ouested P., Brooks R., Chapman L., Morrell R., Youssel Y., Mills K. Mesurement and estimation of thermophysical properties of nickel based superalloys / Materials Science and Technology. 2009. Vol. 25. N 2. P. 154 – 162.Clark J., Tye R. Thermophysical properties reference data for some key engineering alloys / High Temperatures — High Pressures. 2003/2004. Vol. 35/36. P. 1 – 14.Clark J., Tye R. Thermophysical properties reference data for some key engineering alloys / High Temperatures — High Pressures. 2003/2004. Vol. 35/36. P. 1 – 14.Лощинин Ю. В., Хацинская И. М., Пахомкин С. И., Рыкова Т. П., Овчинникова Е. А. Теплофизические свойства жаропрочных никелевых и интерметаллидных на основе Ni3Al сплавов при температурах от 20 до 1350 °C / Всерос. конф. по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат – 2013»: сб. докл. — М.: ВИАМ, 2013. С. 38.Loshinin Yu. V., Khatsinskaya I. M., Pakhomkin S. I., Rykova T. P., Ovchinnikova E. A. Thermophysical properties of heat-resistant nickel and intermetallic alloys based on Ni3Al at temperatures from 20 to 1350 °C / All-Russian conference on testing and research of properties of materials «TestMat – 2013»: collection of reports. — Moscow: VIAM, 2013. P. 38 [in Russian].Лощинин Ю. В., Фоломейкин Ю. И., Пахомкин С. И. Исследование теплоемкости металлических материалов с покрытием методом лазерной вспышки / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 9. С. 40 – 44.Loshchinin Yu. V., Folomeykin Yu. I., Pakhomkin S. I. Investigation of the heat capacity of coated metal materials by the laser flash method / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2015. Vol. 81. N 9. P. 40 – 44 [in Russian].Быков А. С., Смирнов Л. А., Селиванов Е. Н. Калориметрическое определение инкремента энтальпии аустенитной азотистой стали 04Х20Н6Г11М2АФБ и оценка удельной теплоемкости материала в твердом состоянии / Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 56. № 11. С. 61 – 66.Bykov A. S., Smirnov L. A., Selivanov E. N. Calorimetric determination of the enthalpy increment of austenitic nitrogen steel 04Kh20N6G11M2AFB and estimation of the specific heat capacity of the material in the solid state / Butlerov. Soobshch. 2018. Vol. 56. N 11. P. 61 – 66 [in Russian].Быков А. С., Пастухов Э. А. Исследования инкремента энтальпии металлов методом дроп-калориметрии / Междунар. конф. «Исследование материалов с использованием методов термического анализа, калориметрии и сорбции газов»: сб. докл. — СПб.: Полторак, 2012. С. 75 – 80.Bykov A. S., Pastukhov E. A. Investigations of the enthalpy increment of metals by the drop calorimetry method / International conference «Research of materials using methods of thermal analysis, calorimetry and gas sorption»: collection of reports. — St. Petersburg: Poltorak, 2012. P. 75 – 80 [in Russian].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: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Kablov E. N. Innovative developments of FSUE «VIAM» SSC RF for the implementation of «Strategic directions for the development of materials and technologies for their processing for the period up to 2030» / Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. N 1(34). P. 3 – 33 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Зуев А. В., Лощинин Ю. В., Баринов Д. Я., Мараховский П. С. Расчетно-экспериментальные исследования теплофизических свойств / Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 575 – 595. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-575-595Zuev A. V., Loshchinin Yu. V., Barinov D. Ya., Marakhovsky P. S. Computational and experimental studies of thermophysical properties / Aviats. Mater. Tekhnol. 2017. N S. P. 575 – 595 [in Russian]. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-575-595Петрушин Н. В., Елютин Е. С., Висик Е. М., Голынец С. А. Разработка монокристаллического жаропрочного никелевого сплава V поколения / Металлы. 2017. № 6. С. 38 – 51.Petrushin N. V., Elyutin E. S., Visik E. M., Golynets S. A. Development of a monocrystalline heat-resistant nickel alloy of the V generation / Metally. 2017. N 6. P. 38 – 51 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.