Особенности монокристаллической структуры турбинных лопаток из безуглеродистых и углеродсодежащих жаропрочных никелевых сплавов

Представлены результаты сравнительного исследования структурных особенностей отливок турбинных лопаток с монокристаллической структурой из жаропрочных безуглеродистых и углеродсодежащих жаропрочных никелевых сплавов с кристаллографической ориентацией (001). Влияние режимов направленной кристаллизации на формирование структуры и дефектов отливок исследовали с помощью установок типа УВНК. Установили, что величина растрава приповерхностного слоя образцов меняется в зависимости от условий травления. Анализ микроструктуры приповерхностной зоны отливок после различных технологических процессов показал, что лопатки из жаропрочных безуглеродистых сплавов склонны к образованию блочной структуры и появлению поверхностных рекристаллизованных зерен. Предложены рекомендации по применению неразрушающих методов рентгеноструктурного контроля с использованием рентгеновского аппарата типа КРОС, а также способы предупреждения появления микрорыхлоты на полке и в замке отливок.

1. 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. С. 3 – 33.

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

3. Каблов Е. Н., Светлов И. Л., Петрушин Н. В. Никелевые жаропрочные сплавы для литья лопаток с направленной и монокристаллической структурой. Ч. I / Материаловедение. 1997. № 4. С. 32 – 39.

4. Walston S., Cetel A., MacKay R., O’Hara K., Duhl D., Dreshfield R. Joint development of a fourth generation single crystal superalloy / Pennsylvania: Minerals, Metals & Materials Society. 2004. P. 15 – 24.

5. Harada H. Development of Superalloys for 1700 °C ultra-efficient gas turbines / Proc. 9th Liege Conf. «Materials for Advanced Power Engineering 2010». — University of Liège (Belgium). 2010. P. 604 – 614.

6. Каблов Е. Н., Петрушин Н. В., Светлов И. Л. Компьютерное конструирование жаропрочного никелевого сплава IV поколения для монокристаллических лопаток газовых турбин / Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С. Т. Кишкина. — М.: Наука, 2006. С. 98 – 115.

7. Каблов Е. Н., Петрушин Н. В., Елютин Е. С. Монокристаллические жаропрочные сплавы для газотурбинных двигателей / Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. № SP2. С. 38 – 52.

8. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Петрушин Н. В., Висик Е. М. Монокристаллический жаропрочный никелевый сплав нового поколения с низкой плотностью / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 2(35). С. 14 – 25.

9. Каблов Е. Н., Светлов И. Л., Петрушин Н. В. Никелевые жаропрочные сплавы, легированные рутением / Авиационные материалы и технологии. 2004. № 1. C. 80 – 90.

10. Петрушин Н. В., Оспенникова О. Г., Висик Е. М., Рассохина Л. И., Тимофеева О. Б. Жаропрочные никелевые сплавы низкой плотности / Литейное производство. 2012. № 6. С. 5 – 11.

11. Шарова Н. А., Тихомирова Е. А., Барабаш А. Л., Живушкин А. А., Брауэр В. Э. К вопросу о выборе новых жаропрочных никелевых сплавов для перспективных авиационных ГТД / Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2009. № 3(19). С. 249 – 255.

12. Сидоров В. В., Ригин В. Е., Бурцев В. Т. Особенности выплавки ренийсодержащих жаропрочных сплавов для литья монокристаллических лопаток ГТД / Авиационные материалы и технологии. 2004. № 1. С. 72 – 80.

13. Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия). — М.: МИСиС, 2006. — 632 с.

14. Беккерт М., Клемм Х. Справочник по металлографическому травлению. — М.: Металлургия, 1979. — 336 с.

15. Герасимов В. В., Петрушин Н. В., Висик Е. М. Усовершенствование состава и разработка технологии литья монокристаллических лопаток из жаропрочного интерметаллидного сплава / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. № 3. Ст. 01. On-line: http://www.viam-works.ru.

16. Висик Е. М., Тихомирова Е. А., Петрушин Н. В., Оспенникова О. Г., Герасимов В. В., Живушкин А. А. Технологическое опробование нового жаропрочного сплава с низкой плотностью при литье турбинных рабочих монокристаллических лопаток / Металлург. 2017. № 2. С. 34 – 40.

17. Каблов Е. Н., Герасимов В. В., Висик Е. М., Демонис И. М. Роль направленной кристаллизации в ресурсосберегающей технологии производства деталей ГТД / Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2013. № 3. Ст. 01. On-line: http://www.viam-works.ru.

18. Висик Е. М., Герасимов В. В. Исследование влияния тепловых условий при направленной кристаллизации на параметры структуры интерметаллидного сплава ВКНА-4УМоно / Металлург. 2013. № 11. С. 99 – 104.

19. Шалин Р. Е., Светлов И. Л., Качанов Е. Б., Толораия В. Н., Гаврилин О. С. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов. — М.: Машиностроение, 1997. — 336 с.

20. Каблов Е. Н., Толораия В. Н. ВИАМ — основоположник отечественной технологии литья монокристаллических турбинных лопаток ГТД и ГТУ / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 105 – 116.