Научно-технический и производственный журнал.
Издается с января 1958 года. Индекс: 70383
ISSN 2410-2091 (Online), ISSN 0368-0797 (Print)
 
 
 
 

Послать статью

 

ВЛИЯНИЕ ВОЗВРАТА СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ЖС6У. Часть 1: АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА СПЛАВА ЖС6У, ПОЛУЧЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОЗВРАТА СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

стр. 360-365

Авторы: Колтыгин А. В.1, Баженов В. Е.1, Белов В. Д.1, Базлова Т. А.1, Базлов А. И.1

1 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4)
Колтыгин А. В. - к.т.н, доцент кафедры "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: misistlp@mail.ru)
Баженов В. Е. - к.т.н., доцент кафедры "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: V.E.Bagenov@gmail.com)
Белов В. Д. - д.т.н., профессор, заведующий кафедрой "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: vdbelov@mail.ru)
Базлова Т. А. - к.т.н., доцент кафедры "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: tbazlova@mail.ru)
Базлов А. И. - инженер лаборатории Перспективные энергоэффективные материалы (ПЭМ) (email: andreibazlov@gmail.com)

Аннотация: Для изготовления литых лопаток газотурбинного двигателя (ГТД), используют дорогостоящие никелевые сплавы, причем на сами лопатки расходуется лишь небольшая их часть, остальное - это элементы литниково питающей системы. Поэтому большая часть сплава после заливки представляет собой отходы, использование которых повторно в виде металлической шихты значительно снижает себестоимость лопаток. Однако использование возврата сопряжено с некоторыми рисками, связанными с возможностью загрязнения сплава неметаллическими включениями и угаром легирующих компонентов. Поэтому исследование последствий использования возврата собственного производства в изготовлении лопаток весьма актуально. В первой части статьи рассмотрено влияние возврата собственного производства на структуру и фазовый состав сплава ЖС6У-ВИ. Были изучены образцы лопаток ГТД, изготовленные методом литья в оболочковые керамические формы из предварительно очищенного от загрязнений и остатков огнеупорной оболочковой формы возврата собственного производства сплава ЖС6У-ВИ. Исследовали образцы, вырезанные из замковой части лопатки и элементов литниковой системы, примыкающих к лопатке. Также были исследованы специально отлитые в медную форму цилиндрические образцы из исходного сплава ЖС6У-ВИ, без использования возврата, а также с использованием 50% и 100% возврата в шихте. Исследование структуры проводили с использованием электронной и оптической микроскопии. Идентификация фаз и структурных составляющих производилась по результатам микрорентгеноспектрального анализа (МРСА), с использованием расчётов фазового состава в программе Thermo-Calc и опираясь на описанные в литературе сведения о возможных соединениях в жаропрочных никелевых сплавах. Содержание основных легирующих компонентов в полученных образцах (кроме углерода) определяли по данным МРСА. Исследования проводились на образцах в литом и отожженном в течение 4 часов при 1210 °С состояниях. Было показано, что использование возврата в шихте принципиально не изменяет фазовый состав сплава ни при плавке в индукционной тигельной печи, ни при вакуумно – дуговом переплаве

Ключевые слова: жаропрочные никелевые сплавы, лопатки, возврат собственного производства, ЖС6У, плавка, шихта, литье по выплавляемым моделям

DOI: 10.17073/0368-0797-2019-5-360-365

Библиография:
  1. Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технология, покрытия 2-е изд. - М.: Наука, 2006. - 632 с.
  2. Зеленюк А.Н., Наумик В.В., Елькин А.В. Использование технологического возврата при производстве отливок из жаропрочного никелевого сплава ВЖЛ12Э-ВИ // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. 2011. № 1 (22). С. 198–202.
  3. Логунов А.В., Шмотин Ю.Н. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин (материалы и технологии). - М.: Наука и технологии, 2013.  - 264 с.
  4. Кишкин С.Т., Строганов Г.Б., Логунов А.В. Литейные жаропрочные сплавы на никелевой основе. Разработка и исследования. - М.: Машиностроение, 1987. - 116 с.
  5. Сидоров B.B., Ригин В.Е., Каблов Д.Е. Организация производства литых прутковых заготовок из современных литейных высокожаропрочных никелевых сплавов // Литейное производство. 2011. № 10. С. 2–6.
  6. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Ломберг Б. С. Стратегические направления развития конструкционных материалов и технологий их переработки для авиационнных двигателей настоящего и будущего // Автоматическая сварка. 2013. № 10–11. С. 23–32.
  7. Binczyk F., Śleziona J., Mikuszewski T. Effect of repeated remelting on the chemical composition and structure of nickel alloys // Archives of foundry engineering. 2010. Vol. 10. Issue 1. P. 189–194.
  8. deBarbadillo J.J. Nickel–base superalloys; physical metallurgy of recycling // Metallurgical Transactions A. 1983. Vol. 14. Issue 2. P. 329–341.
  9. Richards N.L., Chaturvedi M.C. Effect of minor elements on weldability of nickel base superalloys // International Materials Reviews. 2000. Vol. 45. Issue 3. P. 109–129.
  10. Morscheiser J., Thönnessen L., Gehrmann B., Friedrich B. The influence of the slag composition on the desulfurization of Ni–based superalloys // Proceedings of the 2011 International Symposium on Liquid Metal Processing and Casting: Nancy, France. September 25-28, 2011. LMPC, 2011, P. 89–96.
  11. Morscheiser J., Thönnessen L., Friedrich B.  Sulphur Control in Nickel-Based Superalloy Production // Proceedings of European Metallurgical Conference, Düsseldorf, Germany, June 26-29, 2011. EMC 2011, Vol. 4. P. 1197-1212.
  12. Thermo-Calc Software TCNI8 Ni-based Superalloys Database, version 8, accessed October 1, 2018.
  13. Geddes B., Leon H., Huang X. Superalloys: alloying and performance. - Materials Park, Ohio: ASM International, 2010. - 176 p.
  14. Reed R.C. The Superalloys: Fundamentals and Applications. - Cambridge: Cambridge University Press, 2006. - 372 р.
  15. Erickson G.L. A new, third-generation, single-crystal, casting superalloy. JOM. 1995.Vol. 47. P. 36–39.
  16. Goodfellow A.J., Galindo-Nava E.I., Christofidou K.A. etc. Gamma Prime Precipitate Evolution During Aging of a Model Nickel-Based Superalloy. Metallurgical and Materials Transactions A. 2018. Vol.49. P.718–728.
  17. Fuchs G.E. Solution heat treatment response of a third generation single crystal Ni-base superalloy. Materials Science and Engineering A. 2001. Vol.300. P. 52–60.
  18. Pollock T.M., Tin S. Nickel–Based Superalloys for Advanced Turbine Engines: Chemistry, Microstructure and Properties // Journal of Propulsion and Power. 2006. Vol. 22. No. 2. P. 361–374.
  19. Donachie M.J., Donachie S.J. Superalloys: a technical guide. 2nd ed. - Materials Park, OH: ASM International, 2002. - 439 p.
  20. Zhang Z.W., Niu Y.J., Tian J.J., An N., Gao Y., Wang C., Shi S.F. The Effect of Remelting on the Microstructure and Mechanical Properties of a Nickel Superalloy // Materials Science Forum. 2016. Vol. 849. P. 492–496.
Благодарности: Статья подготовлена по материалам работы, выполняемой в рамках Постановления Правительства Российской Федерации №218 от 09.04.2010 года. Госконтракт № 02.G25.31.0163.

Дата поступления: 13.05.2018

Главный редактор

Леонтьев Леопольд Игоревич

Главный редактор Известия вузов Черная металлургия