Розробка технології модифікування жароміцного нікелевого сплаву ЖС3ДК-ВІ ультрадисперсними порошками карбонитриду титану

Автор(и)

  • В.В. Клочихін АО "Мотор Сич"
  • С.М. Данилов АО "Мотор Сич"
  • Н.О. Лисенко АО "Мотор Сич"
  • В.В. Наумик Національний університет "Запорізька політехніка"

DOI:

https://doi.org/10.15588/1607-6885-2020-2-5

Ключові слова:

модифікування, ультрадисперсні частинки, карбонітрид титану, брикет, макроструктура, мікроструктура, фізико-механічні властивості, жароміцні властивості.

Анотація

Мета дослідження. Вивчити вплив модифікування присадками ультрадисперсних частинок карбонітриду
титану Ti(C,N) у вигляді порошку і брикетів на структуру і фізико-механічні властивості сплаву ЖС3ДК-ВІ,
що застосовується для виготовлення литих робочих лопаток турбін авіаційних двигунів.
Методи дослідження. Попередню високотемпературну обробку розплаву (ВТОР) проводили на установці
ВІП-10.
На установці УППФ-3М з основним тиглем проводили модифікування сплаву ЖС3ДК-ВІ ультрадисперсними
частинками карбонітриду титану Ti(C,N) в кількості 60...80 г у вигляді брикетів або порошку, загорнутого в
нікелеву фольгу.
Зразки піддавали гомогенізації при температурі 1210 °С з витримкою 3,5 години і охолодженням на
повітрі.
Визначали хімічний склад сплаву досліджуваних варіантів. Макроструктуру вивчали на пластинах
товщиною ∼4 мм після хімічного травлення. Мікроструктуру оцінювали на мікрошліфах до і після травлення
в реактиві Марбле.
Мікротвердість, тимчасовий опір, відносні подовження і звуження, ударну в’язкість визначали при
кімнатній температурі. Випробування на тривалу міцність проводили при 850 °С під навантаженням
350 МПа. Випробування лопаток на вигин здійснювали на ручному гвинтовому пресі відповідно до
ГОСТ 14019-80.
Отримані результати. Вивчено мікроструктуру брикетів Ti + TiCN методами оптичної та електронної
мікроскопії. Рентгеноспектральним мікроаналізом (РСМА) зламів зразків підтверджено досить рівномірний
розподіл карбонитрида титану в обсязі брикетів.
Вивчено хімічний склад, макро- і мікроструктура досвідченого сплаву. Проведено фрактографіческое
дослідження будови зламів зразків.
Встановлено модифікуючу вплив ультрадисперсних частинок карбонитрида титану на дендритну
структуру, розподіл і зміна морфології первинних карбідів, кількість і розподіл карбонітридним частинок.
Проведено порівняльний аналіз механічних та жароміцних властивостей сплаву ЖС3ДК-ВІ стандартного
складу і модифікованого ультрадисперсними частинками Ti (C, N). Проведено випробування робочих лопаток
турбіни на вигин.
Наукова новизна. Показано, що використання ультрадисперсних порошків карбонітриду титану для
об’ємного модифікування жароміцного нікелевого сплаву ЖС3ДК-ВІ дозволяє підвищити механічні та
жароміцні властивості матеріалу. Підвищення кількості модифікатора сприяє подрібненню зерна.
44
Більш стабільні властивості і сприятливу структуру забезпечує модифікування розплаву
ультрадисперсними частинками Ti(C, N) у вигляді брикетів. Встановлено, що модифікування порошкоподібним
Ti(C, N) призводить до зниження значень ударної в’язкості внаслідок утворення приграничної мікропористості.
Практична цінність. Розроблено технологію модифікування жароміцного нікелевого сплаву ЖС3ДК-ВІ,
що застосовується для виготовлення литих робочих лопаток газотурбінних двигунів, присадками
ультрадисперсних частинок карбонітриду титану Ti(C, N), що забезпечує підвищений рівень експлуатаційних
властивостей готових виробів.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-03-11 — Оновлено 2021-03-25

Версії

Номер

Розділ

Технології отримання та обробки конструкційних матеріалів