RU2483835C1 - Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов - Google Patents
Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483835C1 RU2483835C1 RU2012101759/02A RU2012101759A RU2483835C1 RU 2483835 C1 RU2483835 C1 RU 2483835C1 RU 2012101759/02 A RU2012101759/02 A RU 2012101759/02A RU 2012101759 A RU2012101759 A RU 2012101759A RU 2483835 C1 RU2483835 C1 RU 2483835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- hot isostatic
- gas turbine
- turbine engine
- nickel alloy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению изделий из жаропрочных никелевых сплавов. Может использоваться при изготовлении критических компонентов, таких как диски и валы, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях с длительным ресурсом эксплуатации. Заготовку для центробежного распыления изготавливают путем горячего изостатического прессования гранул, полученных методом газоструйного распыления Методом центробежного распыления вращающейся заготовки получают гранулы, осуществляют дегазацию и герметизацию гранул в капсулах, горячее изостатическое прессование и термическую обработку при температуре на 5-30°С выше температуры сольвуса используемого сплава. 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в изготовлении критических компонентов, таких как диски и валы, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях с длительным ресурсом эксплуатации.
Известны способы (патенты РФ №2308354 и 2259902) получения изделий из жаропрочного никелевого сплава, включающие получение гранул путем центробежного плазменного распыления вращающейся литой заготовки, рассев и очистку массы гранул от включений, засыпку гранул в капсулу и горячее изостатическое прессование гранул в капсуле, как описано в патенте №2308354, и плюс дополнительную деформацию и термическую обработку, как описано в патенте №2259902.
Общим недостатком этих способов является наличие значительного количества неметаллических включений в конечном изделии, попадающих в металл из литой заготовки вместе с массой гранул и существенно снижающих общий уровень механических свойств. Кроме того, недостатком способа, описанного в патенте №2259902, является низкий уровень длительной прочности из-за низких (ниже температуры сольвуса) температур деформации и последующей закалки.
Известен также способ изготовления изделий из жаропрочных никелевых сплавов, включающий получение порошков из расплава, горячее компактирование путем экструзии или прессования, последующую экструзию и термическую обработку (патент US №3920489).
Недостатком этого способа является высокое содержание кислорода и наличие остаточной газовой пористости в гранулах, образующейся в процессе распыления расплава и проявляющейся в готовых изделиях при проведении термообработки при температуре выше температуры сольвуса, что приводит к снижению механических свойств.
Известен способ изготовления критических деталей двигателя из гранул жаропрочных никелевых сплавов, заключающийся в том, что вакуумно-индукционной плавкой выплавляют заготовки, которые методом центробежного распыления переводятся в гранулы, затем гранулы классифицируют, сепарируют, дегазируют, герметизируют в капсулах и подвергают горячему изостатическому прессованию (ГИП) и термической обработке («Металлургия гранул - путь повышения качества ГТД и эффективного использования металла». Авторы Г.Гарибов, В.Чепкин, Газотурбинные технологии, 2001, №4, стр.4 - прототип).
Недостатком этого способа является низкий уровень механических свойств чувствительных к концентраторам напряжений, таких как сопротивление малоцикловой усталости (МЦУ), скорость распространения усталостной трещины (СРТУ) и жаропрочность образцов с надрезом (σн 100) из-за наличия в материале конечной детали неметаллических включений.
С целью устранения перечисленных недостатков предлагается способ получения деталей газотурбинных двигателей из гранул, получаемых путем центробежного распыления заготовки, компактированной из предварительно полученных гранул, с последующим применением горячего изостатического прессования и термической обработки конечной детали в однофазной области (выше температуры сольвуса).
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что заготовки для центробежного распыления изготавливают путем горячего изостатического прессования гранул, полученных методом газоструйного распыления. При этом ГИП и термическую обработку детали проводят при температуре на 5-30°С выше температуры сольвуса используемого сплава.
Технический результат - более высокие сопротивление МЦУ и жаропрочность образцов с надрезом и более низкая скорость распространения усталостной трещины и, как следствие, увеличение ресурса и надежности детали, работающей в условиях тяжелого длительного нагружения.
Это достигается тем, что используются гранулы, полученные не из литой, а из компактированной заготовки, свободной от неметаллических включений. Последующее центробежное распыление компактированной заготовки обеспечивает получение гранул свободных и от газовой пористости.
Устранение таких дефектов, как неметаллические включения и газовая пористость, а также проведение ГИП и термообработки конечной детали в однофазной области (выше температуры сольвуса) позволяют получать готовое изделие с высокой химической и структурной однородностью, с мелким зерном и мелкими монодисперсными выделениями упрочняющей γ'-фазы, что, в свою очередь, обеспечивает получение высоких механических и служебных характеристик. Все это существенно увеличивает ресурс и надежность детали, работающей в условиях тяжелого длительного нагружения.
Предлагаемым способом из гранул жаропрочного никелевого сплава ВВ750П была изготовлена заготовка диска газотурбинного двигателя. При заполнении капсулы использовали гранулы фракции -100 мкм, полученные центробежным распылением компактированной заготовки, полученной, в свою очередь, из гранул, распыленных из расплава. Горячее изостатическое прессование капсулы с гранулами и последующую закалку компактированной детали проводили в однофазной области при температуре 1210°С, что на 10°С выше температуры сольвуса.
По способу-прототипу также была изготовлена аналогичная заготовка диска из гранул того же жаропрочного сплава ВВ750П.
Результаты испытания механические свойства заготовок, изготовленных предлагаемым способом и способом-прототипом при рабочей температуре 650°С, проведенные по стандартным методикам испытания, представлены в таблице.
Таким образом, предлагаемый способ, при полном отсутствии неметаллических включений в материале, обеспечивает по сравнению с прототипом получение повышенного на 6-8% сопротивления МЦУ, повышенной на 13-15% жаропрочности на образцах с надрезом и в 3-5 раз более низкой скорости распространения усталостной трещины при высоких характеристиках прочности.
В результате этого применение предлагаемого способа для изготовления критических компонентов газотурбинных двигателей позволит за счет высокого сопротивления МЦУ, низкой СРТУ и нечувствительности к надрезу повысить их эксплуатационную надежность и увеличить ресурс эксплуатации не менее чем в 2 раза.
Claims (1)
- Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов, включающий получение гранул методом центробежного распыления вращающейся заготовки, дегазацию и герметизацию гранул в капсулах, горячее изостатическое прессование и термическую обработку, отличающийся тем, что заготовку для центробежного распыления изготавливают путем горячего изостатического прессования гранул, полученных методом газоструйного распыления, а горячее изостатическое прессование и термическую обработку детали проводят при температуре на 5-30°С выше температуры сольвуса никелевого сплава.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012101759/02A RU2483835C1 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012101759/02A RU2483835C1 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2483835C1 true RU2483835C1 (ru) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012101759/02A RU2483835C1 (ru) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2483835C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2602311C2 (ru) * | 2015-02-09 | 2016-11-20 | Андрей Борисович Бондарев | Способ получения изделий из порошков жаропрочных никелевых сплавов |
RU2606360C2 (ru) * | 2015-03-02 | 2017-01-10 | Андрей Борисович Бондарев | Способ производства изделий из порошков высоколегированных сплавов на основе никеля |
RU2623537C2 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления деталей послойным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1779946A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | General Electric Company | Supersolvus hot isostatic pressing and ring rolling of hollow powder forms |
RU2308354C1 (ru) * | 2006-03-02 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения изделий из гранул жаропрочных никелевых сплавов |
US20100329883A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | General Electric Company | Method of controlling and refining final grain size in supersolvus heat treated nickel-base superalloys |
US20110150693A1 (en) * | 2008-08-26 | 2011-06-23 | Raisson Gerard | Method for preparing a nickel superalloy part, and the part thus obtained |
RU2433205C1 (ru) * | 2010-04-16 | 2011-11-10 | Олег Хикметович Фаткуллин | Способ изготовления дисков газотурбинных двигателей из порошковых жаропрочных сплавов на основе никеля |
-
2012
- 2012-01-19 RU RU2012101759/02A patent/RU2483835C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1779946A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | General Electric Company | Supersolvus hot isostatic pressing and ring rolling of hollow powder forms |
RU2308354C1 (ru) * | 2006-03-02 | 2007-10-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ получения изделий из гранул жаропрочных никелевых сплавов |
US20110150693A1 (en) * | 2008-08-26 | 2011-06-23 | Raisson Gerard | Method for preparing a nickel superalloy part, and the part thus obtained |
US20100329883A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | General Electric Company | Method of controlling and refining final grain size in supersolvus heat treated nickel-base superalloys |
RU2433205C1 (ru) * | 2010-04-16 | 2011-11-10 | Олег Хикметович Фаткуллин | Способ изготовления дисков газотурбинных двигателей из порошковых жаропрочных сплавов на основе никеля |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2602311C2 (ru) * | 2015-02-09 | 2016-11-20 | Андрей Борисович Бондарев | Способ получения изделий из порошков жаропрочных никелевых сплавов |
RU2606360C2 (ru) * | 2015-03-02 | 2017-01-10 | Андрей Борисович Бондарев | Способ производства изделий из порошков высоколегированных сплавов на основе никеля |
RU2623537C2 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления деталей послойным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | Microstructural evolution and mechanical properties of powder metallurgy Ti–6Al–4V alloy based on heat response | |
Kaletsch et al. | Influence of high initial porosity introduced by laser powder bed fusion on the fatigue strength of Inconel 718 after post-processing with hot isostatic pressing | |
RU2483835C1 (ru) | Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов | |
RU2623537C2 (ru) | Способ изготовления деталей послойным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля | |
JP2007031836A (ja) | タービンエンジン用の粉末金属回転構成部品及びその処理方法 | |
Samarov et al. | Fabrication of near-net-shape cost-effective titanium components by use of prealloyed powders and hot isostatic pressing | |
CN110918992A (zh) | 一种高温合金粉末、增材制造方法和零件 | |
JP2009270159A (ja) | ガスタービン用リング状ディスク | |
JPH04505777A (ja) | 改良された熱機械的作業用ニツケルベーススーパアロイ粉末の処理法 | |
RU2516267C1 (ru) | Способ получения изделий из сложнолегированных порошковых жаропрочных никелевых сплавов | |
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 | |
RU2610658C2 (ru) | Способ изготовления составных заготовок типа "диск-диск" и "диск-вал" из жаропрочных титановых и никелевых сплавов | |
RU2433204C1 (ru) | Способ изготовления изделий в виде дисков или валов газотурбинных двигателей из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов | |
RU2457924C1 (ru) | Способ получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов | |
RU2453398C1 (ru) | Способ получения изделия из сплава типа вв751п с высокой прочностью и жаропрочностью | |
RU2465367C1 (ru) | Способ получения изделия конструкции "блиск" из жаропрочных титановых сплавов | |
JP2016069702A (ja) | ニッケル基鋳造合金の製造方法 | |
RU2389822C1 (ru) | Способ изготовления штамповок дисков из слитков высокоградиентной кристаллизации из никелевых сплавов | |
RU2368682C1 (ru) | ЖАРОПРОЧНЫЙ ПОРОШКОВЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА NiAl И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | |
Volkov et al. | Key Differences between the Technology of Production of GTE Disk Blanks from Nickel Superalloy Granules and the Technology of Isothermal Deformation: A Review | |
RU2455115C1 (ru) | Способ получения переменной структуры по сечению порошковой заготовки | |
Zhang et al. | Spray forming and thermal processing for high performance superalloys | |
RU2404282C1 (ru) | Способ получения сложноконтурных дисков из высокожаропрочных никелевых сплавов | |
RU2359053C1 (ru) | Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул | |
RU2537335C1 (ru) | Способ получения биметаллического диска газотурбинного двигателя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170120 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190205 |