Разработка технологии модифицирования жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК-ВИ ультрадисперсными порошками карбонитрида титана
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2020-2-5Ключові слова:
модифицирование, ультрадисперсные частицы, карбонитрид титана, брикет, макроструктура, микроструктура, физико-механические свойства, жаропрочные свойстваАнотація
Цель исследования. Изучить влияние модифицирования присадками ультрадисперсных частиц карбонитрида титана Ti (C, N) в виде порошка и брикетов на структуру и физико-механические свойства сплава ЖС3ДК-ВИ, применяемого для изготовления литых рабочих лопаток турбин авиационных двигателей.
Методы исследования. Предварительную высокотемпературную обработку расплава (ВТОР) проводили на установке ВИП-10.
На установке УППФ-3М с основным тиглем проводили модифицирование сплава ЖС3ДК-ВИ ультрадисперсными частицами карбонитрида титана Ti (C, N) в количестве 60…80 г в виде брикетов или порошка, завернутого в никелевую фольгу.
Образцы подвергали гомогенизации при температуре 1210 °С с выдержкой 3,5 часа и охлаждением на воздухе.
Определяли химический состав сплава исследуемых вариантов. Макроструктуру изучали на пластинах толщиной ~ 4 мм после химического травления. Микроструктуру оценивали на микрошлифах до и после травления в реактиве Марбле.
Микротвердость, временное сопротивление, относительные удлинение и сужение, ударную вязкость определяли при комнатной температуре. Испытания на длительную прочность проводили при 850 °С под нагрузкой 350 МПа. Испытание лопаток на изгиб осуществляли на ручном винтовом прессе в соответствии с ГОСТ 14019-80.
Полученные результаты. Изучена микроструктура брикетов Ti+TiCN методами оптической и электронной микроскопии. Рентгеноспектральным микроанализом (РСМА) изломов образцов подтверждено достаточно равномерное распределение карбонитрида титана в объёме брикетов.
Изучены химический состав, макро- и микроструктура опытного сплава. Проведено фрактографическое исследование строения изломов образцов.
Установлено модифицирующее воздействие ультрадисперсных частиц карбонитрида титана на дендритную структуру, распределение и изменение морфологии первичных карбидов, количество и распределение карбонитридных частиц.
Проведен сравнительный анализ механических и жаропрочных свойств сплава ЖС3ДК-ВИ стандартного состава и модифицированного ультрадисперсными частицами Ti(C, N). Проведены испытания рабочих лопаток турбины на изгиб.
Научная новизна. Показано, что использование ультрадисперсных порошков карбонитрида титана для объемного модифицирования жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК-ВИ позволяет повысить механические и жаропрочные свойства материала. Повышение количества модификатора способствует измельчению зерна.
Более стабильные свойства и благоприятную структуру обеспечивает модифицирование расплава ультрадисперсными частицами Ti(C,N) в виде брикетов. Установлено, что модифицирование порошкообразным Ti(C,N) приводит к снижению значений ударной вязкости вследствие образования пограничной микропористости.
Практическая ценность. Разработана технология модифицирования жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК-ВИ, применяемого для изготовления литых рабочих лопаток газотурбинных двигателей, присадками ультрадисперсных частиц карбонитрида титана Ti(C, N), обеспечивающая повышенный уровень эксплуатационных свойств готовых изделий.
##submission.downloads##
Опубліковано
Версії
- 2021-03-25 (5)
- 2021-03-25 (4)
- 2021-03-18 (3)
- 2021-03-18 (2)
- 2021-03-11 (1)
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
