
Б.С. Ломберг1, А.А. Шестакова1, М.М. Бакрадзе1, Ф.Н. Карачевцев1
[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ γ′-ФАЗЫ РАЗМЕРОМ МЕНЕЕ 100 нм В ЖАРОПРОЧНОМ НИКЕЛЕВОМ СПЛАВЕ ВЖ175-ИД
Приведен анализ развития системы легирования деформируемых жаропрочных никелевых сплавов, применяемых для дисков газотурбинных двигателей. Описаны основные фазовые составляющие и их вклад в упрочнение. Показано изменение морфологии γ′-фазы в зависимости от ее количества в сплавах. На приме-ре высокожаропрочного сплава ВЖ175-ИД исследована стабильность частиц γ′-фазы размером менее 100 нм после каждого этапа термической обработки, а также после изотермических выдержек при температурах эксплуатации материала.
Ключевые слова: жаропрочный никелевый сплав,микроструктура,γ′-фаза,нанофаза,термическая стабильность,изотермическая выдержка,Ni-base superalloy,microstructure,γ′-phase,nanophase,thermal stability,isothermal exposure
Список литературы
Каблов Е.Н. Материалы нового поколения // Защита и безопасность. 2014. №4. С. 28-29.
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: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
Каблов Е.Н. Материалы нового поколения - основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. №2 (14). С. 16-21.
Симс Ч.Т., Столофф Н.С., Хагель У.К. Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок в 2 кн. Пер. с англ. / под ред. Р.Е. Шалина. М: Металлургия, 1995. Кн. 1. 384 с.
Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1969. 752 с.
Каблов Е.Н. Без новых материалов - нет будущего // Металлург. 2013. №12. С. 4-8.
Ломберг Б.С., Овсепян С.В., Бакрадзе М.М. Новый жаропрочный никелевый сплав для дисков газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) // Материаловедение. 2010. №7. С. 24-28.
Чабина Е.Б., Филонова Е.В., Ломберг Б.С., Бакрадзе М.М. Влияние лантаноидов на структуру жаропрочных никелевых сплавов // Вестник РФФИ. 2015. №1 (85) С. 38-44.
Чабина Е.Б. Влияние микролегирования лантаноидами на особенности формирования структуры границ зерен и межфазных границ γ/γ¢ жаропрочного никелевого сплава типа ВЖ175 // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2017. №2. Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-2-9-9.
Meetham G.W. Trace elements in superalloys - overview // Metals Technology. 1984. Vol. 11. No. 10. Р. 414-418.
Gabb T.P., Garg A., Ellis D.L., O’Connor K.M. Detailed Microstructural Characterization of the Disk Alloy ME3 // NASA/TM-2004-213066.
Морозова Г.И. Феномен γ¢-фазы в жаропрочных никелевых сплавах // Доклады Академии наук. 1992. Т. 325. №6. С. 1193-1198.
Sharpe H.J., Saxena A. Effect of Microstructure on High-Temperature Mechanical Behavior of Nickel-Base Superalloys for Turbine Disc Applications // Advanced Materials Research. 2011. No. 278. P. 259-264.
Шестакова А.А., Карачевцев Ф.Н., Жебелев Н.М. Исследование влияния температуры старения на структурно-фазовые превращения в сплаве ВЖ177 // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2018. №5. Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-5-3-11.
Boittin G., Locq D., Rafray A. et al. Influence of γ¢ precipitate size and distribution on LCF behavior of a PM disk superalloy // Superalloys. 2012. USA: TMS, 2012. P. 167-176.
Yiqiang C., Prasath R., Slater T.J.A. et al. An investigation of diffusion-mediated cyclic coarsening and reversal coarsening in an advanced Ni-based superalloy // Acta Materialia. 2016. Vol. 110. P. 295-305.
Pollock T., 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.
Бер Л.Б., Моисеева Н.С., Пономарева Е.Ю. и др. Формирование частиц γ¢-фазы в процессе закалочного охлаждения гранулированного сплава ЭП741НП. Построение ТТТ-диаграмм распада γ-твердого раствора // Технология легких сплавов. 2009. №3. С. 77-88.
Чабина Е.Б., Алексеев А.А., Филонова Е.В., Лукина Е.А. Применение методов аналитической микроскопии и рентгеноструктурного анализа для исследования структурно-фазового состояния материалов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2013. №5. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 12.10.2018).
Ломберг Б.С., Бубнов М.В., Бакрадзе М.М., Арбина В.П. Изготовление поковок дисков газотурбинных двигателей из сплава ВЖ175 // Кузнечно-штамповое производство. Обработка металлов давлением. 2013. №9. С. 21-23.
Овсепян С.В., Ломберг Б.С., Бакрадзе М.М., Летников М.Н. Термическая обработка деформируемых жаропрочных сплавов для дисков ГТД // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2011. №S2. С. 122-130.
Филонова Е.В., Бакрадзе М.М., Кочубей А.Я., Вавилин Н.Л. Исследование изменений структурно-фазового состояния сплава ВЖ175 в процессе горячей деформации и термической обработки // Авиационные материалы и технологии. 2014. №3. С. 10-13. DOI: 1018577/2071-9140-2014-0-3-10-13.
Zhang G.Q. Research and Development of High Temperature Structural Materials for Aero-Engine Application // Acta Metallurgica Sinica. 2005. Vol. 18. No. 4. P. 443-452.
Gabb T., Gayda J. The Grain Size-Temperature Response of Advanced Nickel-Base Disk Superalloys During Solution Heat Treatments // NASA/TM-2007-214912. USA, Cleveland, Ohio. December, 2007. 19 p.
Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. 568 с.
Иноземцев А.А., Сандарский В.Л. Газотурбинные двигатели. Пермь: Авиадвигатель, 2006. 1204 с.
Reed R.C. The Superalloys. Fundamentals and Applications. Cambridge: Cambridge University Press, 2006. 372 p.
Ланшин А.И., Палкин В.А., Федякин В.Н. Анализ тенденций развития двигателей для самолетов гражданской авиации // Двигатель. 2010. №6 (72). С. 72-76.
Иноземцев А.А. Материалы и технологии для двигателя ПД-14 // Программа Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии глубокой переработки сырья - основа инновационного развития экономики России» (Москва, 25-28 июня 2012 г.). М., 2012. 1 CD-ROM.
Шарова Н.А., Тихомирова Е.А., Барабаш А.Л. и др. К вопросу о выборе новых жаропрочных никелевых сплавов для перспективных авиационных ГТД // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2009. №3 (19). С. 249-255.