RU2433204C1 - Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов - Google Patents
Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433204C1 RU2433204C1 RU2010115196/02A RU2010115196A RU2433204C1 RU 2433204 C1 RU2433204 C1 RU 2433204C1 RU 2010115196/02 A RU2010115196/02 A RU 2010115196/02A RU 2010115196 A RU2010115196 A RU 2010115196A RU 2433204 C1 RU2433204 C1 RU 2433204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- heat
- nickel alloys
- turbine engines
- heat treatment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления изделий типа дисков и валов газотурбинных двигателей из порошковых жаропрочных никелевых сплавов. Предложен способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов. Способ включает получение гранул методом распыления, рассев гранул на товарную фракцию и засыпку гранул в формообразующую капсулу, горячее изостатическое прессование и термическую обработку. Рассев гранул проводят на две фракции: -200+100 и -10+5 мкм, которые засыпают в капсулу в количестве 70-95 и 5-30%, соответственно, а термическую обработку проводят закалкой и старением. Способ позволяет получить более высокие характеристики жаропрочности и сопротивления малоцикловой усталости при 750°С и значительно, более чем в 2 раза, снизить трудоемкость процесса. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению изделий из жаропрочных никелевых сплавов типа дисков и валов современных газотурбинных двигателей методом порошковой металлургии (металлургии гранул).
Известен способ изготовления изделий из жаропрочных никелевых сплавов методом металлургии гранул, включающий вакуумную индукционную выплавку электродов, получение гранул методом распыления вращающейся заготовки, рассев полученных гранул на товарную фракцию, обычно -315+50 мкм (с размерами от 50 до 315 мкм). (В сборнике «Металлургия гранул», М: ВИЛС, выпуск I, 1983 г., стр.33-40). При этом размер используемой фракции изменяется в соответствии с нормальной кривой распределения от 50 до 315 мкм с максимальным количеством (до 80%) гранул размером от 60 до 160 мкм. В настоящее время техническими условиями размер товарной фракции установлен равным -200+50 мкм, а в некоторых случаях -140+50 мкм.
Недостатком данного способа получения изделий из гранул является снижение механических свойств (прочности при растяжении, жаропрочности, сопротивления малоцикловой усталости) из-за высокой разнозернистости, образующейся после горячего изостатического прессования и последующей термической обработки, причем тем большей, чем шире применяемый гранулометрический состав.
Известный способ изготовления изделий из жаропрочных порошковых никелевых сплавов, включающий горячее изостатическое прессование полученных распылением порошков жаропрочных никелевых сплавов, деформацию при температуре ниже температуры полного растворения γ'-фазы, рекристаллизацию выше той же температуры и деформацию при температурах ниже температуры полного растворения γ'-фазы (Г.Х.Гессингер). Порошковая металлургия жаропрочных сплавов. «Металлургия», Челябинск, 1928 г., стр.111-112) - прототип.
В результате реализации этого способа образуется так называемая «ожерельчатая» микроструктура, состоящая из вытянутых деформированных зерен, образовавшихся при высокотемпературной рекристаллизации и окруженных мелкими рекристаллизованными зернами, образующимися на втором - низкотемпературном этапе деформации и последующей закалке.
Недостатком этого способа, обеспечивающего высокие прочностные свойства при температуре до 650°С (температуре, при которой границы зерна являются упрочняющим фактором), являются низкие свойства при 750°С при испытании на растяжение, длительную прочность (жаропрочность) и сопротивление малоцикловой усталости. Кроме того, реализация этого способа предполагает использование мощных гидравлических горизонтальных прессов, а также вертикальных изотермических (а в ряде случаев вакуумных) прессов. Это делает данный способ как минимум в 2 раза более трудоемким и дорогим по сравнению с изготовлением порошковых деталей с использованием только процесса горячего изостатического прессования.
Техническая задача данного изобретения заключается в повышении прочностных характеристик - длительной прочности и сопротивления малоцикловой усталости при температуре 750°С и значительном снижении трудоемкости процесса.
Техническая цель достигается за счет того, что при изготовлении изделий из порошковых жаропрочных никелевых сплавов методом металлургии гранул, включающим получение гранул методом распыления, рассев гранул на товарную фракцию, горячее изостатическое прессование (ГИП) и термическую обработку, используют гранулометрический состав, состоящий из двух товарных фракций: -200+100 мкм и -10+5 мкм в количествах 70-95% и 5-30%, соответственно.
При засыпке гранул в формообразующую емкость (капсулу) гранулы мелкой фракции располагаются в промежутках, образованных гранулами крупной фракции. После ГИП и термической обработки образуется микроструктура, состоящая из достаточно крупных зерен γ-твердого раствора размером 30-50 мкм, окруженных гораздо более мелкими рекристаллизованными зернами размером в среднем 2-8 мкм. При этом крупные зерна образуются из гранул крупной фракции путем их рекристаллизации при нагреве в процессе ГИП и последующей термической обработке. Мелкие зерна образуются из гранул мелкой фракции, которые получены при кристаллизации с большими скоростями охлаждения (в силу своего меньшего размера) и имеют меньший по сравнению с крупными гранулами размер кристаллитов. В результате мелкие гранулы в процессе ГИП претерпевают существенную пластическую деформацию (вплоть до сверхпластичности) и в результате способствуют образованию при термической обработке мелкого рекристаллизованного зерна. Такая микроструктура определяет не только высокие прочностные свойства до 650°С из-за мелкого рекристаллизованного зерна, равномерно распределенного в объеме детали, но и значительно повышает прочностные характеристики при 750°С.
Использование гранул более крупных чем -200+100 мкм фракций, приводит к чрезмерному увеличению величины зерна твердого раствора и тем самым к снижению прочностных характеристик при температуре испытания до 650°С.
Применение фракции гранул менее чем -10+5 мкм способствует получению после термической обработки чрезвычайно мелкого зерна и снижению прочностных характеристик при 750°С.
Заявленные весовые количества гранул крупной и мелкой фракции находятся в пропорции к объемной доле образующегося крупного и мелкого зерна твердого раствора и соответствует оптимальному соотношению прочностных характеристик при 650 и 750°С.
Реализация предложенного способа сокращает более чем в 2 раза трудозатраты на производство изделий из легированных гранулируемых жаропрочных сплавов с повышенными прочностными характеристиками. Кроме того, отпадает необходимость в использовании, а в ряде случаев и в приобретении дорогостоящих мощных горизонтальных и вертикальных (возможно изотермических или вакуумных) гидравлических процессов.
Пример:
Методом металлургии гранул, включающим получение гранул из сплава ЭП741НП, методом распыления, размером -200 мкм, рассев с использованием стандартных сеток для получения товарных фракций: -200+100 мкм и -10+5 мкм, засыпку в формообразующую капсулу, ГИП и последующую термическую обработку (закалку и старение), изготовили заготовки дисков. Гранулы размером -200+50 мкм по способу-прототипу засыпали в количестве 100%. Гранулу двух фракций - крупной и мелкой по предлагаемому способу засыпали в количестве 70-95% и 5-30% соответственно. В таблице приведены механические свойства, полученные из материала изготовленных заготовок дисков.
Таблица | |||||||
Средние значения механических свойств заготовок, изготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу из гранул сплава ЭП741НП. | |||||||
Способ изготовления | Температуры используемых гранул | Механические свойства | |||||
Т=20°С | |||||||
σв, МПа | σ0,2, МПа | час | час | число циклов | число циклов | ||
Фракция | |||||||
-200+100 мкм | |||||||
-70% (по весу); | |||||||
1421 | 990 | 408 | 401 | 6524 | 7848 | ||
Фракции | |||||||
-10+5 мкм | |||||||
-30% (по весу) | |||||||
Фракция | |||||||
-200+100 мкм | |||||||
Предлагаемый способ | -85%(по весу); Фракции |
1402 | 985 | 370 | 350 | 5729 | 7320 |
-10+5 мкм | |||||||
-15% (по весу) | |||||||
Фракция | |||||||
-200+100 мкм | |||||||
-95% (по весу); | |||||||
1362 | 982 | 365 | 462 | 5211 | 8092 | ||
Фракции | |||||||
-10+5 мкм | |||||||
-5% (по весу) | |||||||
Способ- | Фракция | ||||||
прототип | -200+50 мкм | 1400 | 982 | 380 | 90 | 6020 | 2110 |
-100% (по весу) |
Из таблицы видно, что длительная прочность и сопротивление малоцикловой усталости, выраженное в числе циклов до разрушения при температуре испытания 750°С, заготовок, изготовленных по предлагаемому способу, в 3-4 раза выше аналогичных характеристик заготовок, изготовленных по способу-прототипу. При этом характеристики прочности σв и σ0,2 при 20°С, а также длительная прочность и сопротивление малоцикловой усталости ( и ) соответственно при 650°С остаются на высоком уровне, равном уровню, полученному на заготовках, изготовленных по способу-прототипу.
Применение предлагаемого способа для изготовления дисков и валов современных газотурбинных двигателей позволяет повысить их ресурс не менее чем на 30-40%.
Кроме того, изготовление заготовок из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов по предлагаемому способу, создавая необходимую структуру без применения двухстадийной операции деформации с использованием мощных горизонтальных и вертикальных (изотермических) прессов, более чем в 2 раза снижает трудоемкость производства.
Claims (1)
- Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов, включающий получение гранул методом распыления, рассев гранул на товарную фракцию и засыпку гранул в формообразующую капсулу, горячее изостатическое прессование и термическую обработку, отличающийся тем, что рассев гранул проводят на две фракции: -200+100 и -10+5 мкм, которые засыпают в капсулу в количестве 70-95 и 5-30% соответственно, а термическую обработку проводят закалкой и старением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010115196/02A RU2433204C1 (ru) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010115196/02A RU2433204C1 (ru) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2433204C1 true RU2433204C1 (ru) | 2011-11-10 |
Family
ID=44997233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010115196/02A RU2433204C1 (ru) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2433204C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537335C1 (ru) * | 2013-06-24 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения биметаллического диска газотурбинного двигателя |
RU2544719C1 (ru) * | 2013-09-11 | 2015-03-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Контейнер для горячего изостатического прессования изделий из гранулированных металлических порошков |
RU2583564C1 (ru) * | 2014-11-28 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") | Способ получения поковок из жаропрочных гранулированных сплавов |
RU2697684C1 (ru) * | 2018-07-05 | 2019-08-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ поэтапной закалки заготовок из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов |
-
2010
- 2010-04-16 RU RU2010115196/02A patent/RU2433204C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537335C1 (ru) * | 2013-06-24 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения биметаллического диска газотурбинного двигателя |
RU2544719C1 (ru) * | 2013-09-11 | 2015-03-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Контейнер для горячего изостатического прессования изделий из гранулированных металлических порошков |
RU2583564C1 (ru) * | 2014-11-28 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") | Способ получения поковок из жаропрочных гранулированных сплавов |
RU2697684C1 (ru) * | 2018-07-05 | 2019-08-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт лёгких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ поэтапной закалки заготовок из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6576379B2 (ja) | チタン−アルミニウム基合金から成る部材の製造方法及び部材 | |
Chang et al. | Preparation of hot-isostatic-pressed powder metallurgy superalloy Inconel 718 free of prior particle boundaries | |
CN100489131C (zh) | 难变形纯铼片的制造方法 | |
RU2433204C1 (ru) | Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов | |
US10590520B2 (en) | High temperature resistant TiAl alloy, production method therefor and component made therefrom | |
CN106756647A (zh) | 一种无铍无镍的高塑性锆基块体非晶合金及其制备方法 | |
JP6893511B2 (ja) | ニッケル基合金の処理方法 | |
CN107217221A (zh) | 一种高均匀Ti‑15Mo钛合金棒坯的制备方法 | |
Feng et al. | Effect of cooling rate during quenching on the microstructure and creep property of nickel-based superalloy FGH96 | |
JP2006207007A (ja) | タングステン合金の製造方法とそのタングステン合金 | |
RU2516267C1 (ru) | Способ получения изделий из сложнолегированных порошковых жаропрочных никелевых сплавов | |
CN103173672B (zh) | Ta/Nb固溶体弥散分布的WC-Co硬质合金及其制备方法 | |
RU2433205C1 (ru) | Способ изготовления дисков газотурбинных двигателей из порошковых жаропрочных сплавов на основе никеля | |
Ganeev et al. | Effect of thermomechanical treatment on the formation of gradient structure and mechanical properties in a disk made of powder-metallurgy nickel-based superalloy | |
CN109482880B (zh) | 一种同时提升Ni-Mn-In合金力学性能和磁热性能的制备方法 | |
RU2457924C1 (ru) | Способ получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов | |
CN106399807A (zh) | 具有微纳尺度双晶粒组织的氧化物弥散强化钢制备方法 | |
RU2389822C1 (ru) | Способ изготовления штамповок дисков из слитков высокоградиентной кристаллизации из никелевых сплавов | |
RU2483835C1 (ru) | Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов | |
RU2388844C1 (ru) | Способ термомеханической обработки заготовок из гранул высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе | |
JP6230885B2 (ja) | α+β型チタン合金および同合金の製造方法 | |
Khalaj et al. | Experimental Study on Thermomechanical properties of new-generation ODS alloys | |
RU2453398C1 (ru) | Способ получения изделия из сплава типа вв751п с высокой прочностью и жаропрочностью | |
RU2455115C1 (ru) | Способ получения переменной структуры по сечению порошковой заготовки | |
JP6185347B2 (ja) | Ni基超耐熱合金の分塊用中間素材及びその製造方法、Ni基超耐熱合金の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120417 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130820 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190417 |