RU2800270C1 - Method for manufacturing gas turbine engine blades from intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide - Google Patents

Method for manufacturing gas turbine engine blades from intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide Download PDF

Info

Publication number
RU2800270C1
RU2800270C1 RU2022116140A RU2022116140A RU2800270C1 RU 2800270 C1 RU2800270 C1 RU 2800270C1 RU 2022116140 A RU2022116140 A RU 2022116140A RU 2022116140 A RU2022116140 A RU 2022116140A RU 2800270 C1 RU2800270 C1 RU 2800270C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
temperature
blanks
hours
degree
Prior art date
Application number
RU2022116140A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Сергеевич Соколовский
Елена Ивановна Волокитина
Геннадий Алексеевич Салищев
Юрий Геннадьевич Быков
Карен Абовович Кярамян
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2800270C1 publication Critical patent/RU2800270C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the pressure treatment of intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide. The method of manufacturing blanks of blades of gas turbine engines from intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide includes stamping of blanks of blades at a temperature below the transformation temperature (Ttt). Before stamping, the blade blanks are preheated to a temperature higher than the Ttt temperature by no more than 100°C, exposed for at least 0.5 hours, subjected to all-round forging at a temperature below Ttt by 50-150°C while carrying out at least 3 passes with a change in the axis of deformation by 90° and a degree of deformation of at least 40% per pass, the last pass being carried out with a degree of deformation of at least 50%. The forging of blade blanks is carried out with a degree of deformation of at least 50% at a temperature below Ttt by 50-200°С, after which heat treatment is carried out, including two stages, at the first of which quenching in air at a temperature below Ttt by 50-150°С with an exposure of at least 0.5 hours is carried out, and at the second of aging at a temperature below Ttt 200-300°С with an exposure of 1 to 36 hours, where Ttt is the transformation temperature ↔α2.
EFFECT: obtaining high mechanical properties of blade blanks.
1 cl, 2 dwg, 6 ex

Description

Изобретение относится к области обработки металлов и сплавов давлением, а именно к технологии обработки давлением интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана и может быть использовано в аэрокосмической промышленности для получения из этих материалов деталей газотурбинных двигателей с регламентированной структурой и заданными механическими свойствами.SUBSTANCE: invention relates to pressure treatment of metals and alloys, namely to technology of pressure treatment of intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide and can be used in the aerospace industry to produce gas turbine engine parts from these materials with a regulated structure and specified mechanical properties.

Интерметаллидные сплавы на основе орторомбического алюминида титана обладают такими свойствами как высокая термическая стабильность, высокие удельные прочностные характеристики при достаточном уровне пластичности. Сочетание таких характеристик позволяет применять их в газотурбинных двигателях в качестве деталей с рабочей температурой до 650°С. Однако сдерживающим фактором для применения данных сплавов является сложность обеспечения баланса между прочностью, пластичностью и вязкостью разрушения при комнатной и рабочей температуре. В данных сплавах в ходе кристаллизации формируются крупные зерна размером до нескольких миллиметров, что затрудняет пластическую деформацию и не позволяет реализовать весь потенциал материала. Хотя в ходе горячей прокатки микроструктура существенно измельчается, однако из-за узкого температурного интервала процесса не удается получить требуемую для обеспечения высокого комплекса свойств структуру. Термическая обработка также не дает возможности в полной мере улучшить механические свойства. Решением данной проблемы может быть применение сочетания изотермической штамповки и термической обработки, что позволяет помимо получения конечной формы изделия сформировать требуемую структуру в заготовках лопаток из интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана.Intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide have such properties as high thermal stability, high specific strength characteristics with a sufficient level of plasticity. The combination of these characteristics allows them to be used in gas turbine engines as parts with operating temperatures up to 650°C. However, a limiting factor for the use of these alloys is the difficulty in balancing strength, ductility and fracture toughness at room and operating temperatures. In these alloys, during crystallization, large grains up to several millimeters in size are formed, which hinders plastic deformation and does not allow realizing the full potential of the material. Although the microstructure is significantly refined during hot rolling, however, due to the narrow temperature range of the process, it is not possible to obtain the structure required to ensure a high complex of properties. Heat treatment also does not make it possible to fully improve the mechanical properties. The solution to this problem can be the use of a combination of isothermal forging and heat treatment, which allows, in addition to obtaining the final shape of the product, to form the required structure in blanks of blades made of intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide.

На данный момент известно несколько способов обработки интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана методами горячей деформации.At the moment, there are several methods for processing intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide by hot deformation methods.

Известен способ проведения горячей деформации сплава на основе орторомбического алюминида титана Ti-11,4Al-1,31Zr-0,7V-39,9Nb-0,85Mo-0,14Si-0,065C масс. %) с целью получения прутковых заготовок [Патент РФ № RU 2 644 830 C2 от 26.06.2017 «Способ изготовления прутковых заготовок из сплавов на основе интерметаллида титана с орто – фазой»], включающий нагрев и предварительную деформацию слитка с получением заготовки, промежуточную и окончательную деформацию заготовки и заключительную термообработку, отличающийся тем, что промежуточную деформацию заготовки осуществляют от 2 до 5 осадок со степенью 25-40%, совмещенных с прессованием со степенью 55-70%, при этом нагрев заготовки перед первой из промежуточных деформаций проводят ступенчато до температуры Тпп+(100-200)°С, где Тпп температура β↔α2 превращения с выдержкой 2-3 часа, а каждую последующую из промежуточных деформаций проводят при температуре на 50-100°С ниже предыдущей с выдержкой на 0,5-1 час меньше, чем на предыдущей, а последнюю из промежуточных деформаций проводят при температуре Тпп-(20-50)°С, причем окончательную деформацию заготовки осуществляют со степенью не более 30% при Тпп-(80-120)°С. После деформации заготовку подвергали двухступенчатой термической обработке: 1. нагрев до Т=900°C выдержка 2,5 часа с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры; 2. нагрев до Т=850°C выдержка 12 часов с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры. Механические характеристики при T=20°C: σ0,2=1040 МПа; σВ=1110 МПа; δ=7,0 %; ψ=7,5%; при T=650°C: σ0,2=860 МПа; σВ=890 МПа; δ=13,0 %; ψ=25,0%. Недостатком данного способа являются высокие температуры деформации, приводящие к значительным энергозатратам и трудоемкости процесса, а также низкая прочность после термической обработки.A known method for hot deformation of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide Ti-11.4Al-1.31Zr-0.7V-39.9Nb-0.85Mo-0.14Si-0.065C wt. %) с целью получения прутковых заготовок [Патент РФ № RU 2 644 830 C2 от 26.06.2017 «Способ изготовления прутковых заготовок из сплавов на основе интерметаллида титана с орто – фазой»], включающий нагрев и предварительную деформацию слитка с получением заготовки, промежуточную и окончательную деформацию заготовки и заключительную термообработку, отличающийся тем, что промежуточную деформацию заготовки осуществляют от 2 до 5 осадок со степенью 25-40%, совмещенных с прессованием со степенью 55-70%, при этом нагрев заготовки перед первой из промежуточных деформаций проводят ступенчато до температуры Т пп +(100-200)°С, где Т пп температура β↔α 2 превращения с выдержкой 2-3 часа, а каждую последующую из промежуточных деформаций проводят при температуре на 50-100°С ниже предыдущей с выдержкой на 0,5-1 час меньше, чем на предыдущей, а последнюю из промежуточных деформаций проводят при температуре Т пп -(20-50)°С, причем окончательную деформацию заготовки осуществляют со степенью не более 30% при Т пп -(80-120)°С. After deformation, the workpiece was subjected to two-stage heat treatment: 1. heating to T=900°C holding for 2.5 hours, followed by cooling in air to room temperature; 2. heating up to T=850°C exposure for 12 hours, followed by cooling in air to room temperature. Mechanical characteristics at T=20°C: σ 0.2 =1040 MPa; σ B =1110 MPa; δ=7.0%; ψ=7.5%; at T=650°C: σ 0.2 =860 MPa; σ B \u003d 890 MPa; δ=13.0%; ψ=25.0%. The disadvantage of this method are high temperature deformation, leading to significant energy consumption and labor intensity of the process, as well as low strength after heat treatment.

Известен способ проведения горячей деформации сплава на основе орторомбического алюминида титана для получения поковок [Патент РФ № RU 2 520 924 С1 от 27.06.2014 «Способ изготовления поковок дисков из сплава алюминия титана на основе орто – фазы»], заключающийся в многостадийной деформации слитка с подогревами выше, а затем и ниже температуры полиморфного превращения (Тпп) и последующей термической обработке. Кроме того, слиток подвергается предварительной высокотемпературной газостатической обработке выше температуры Тпп. Механические характеристики при T=20°C: σВ~1200 МПа; δ=6-7 %; при T=650°C: σВ~1000 МПа; δ=9-12 %. Недостатком данного способа являются высокие температуры деформации на начальных этапах, что приводит к повышению требований к штамповым материалам и дополнительным затратам на нагрев до более высоких температур.There is a known method for hot deformation of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide to obtain forgings [RF Patent No. RU 2 520 924 C1 dated 06/27/2014 "Method of manufacturing forgings of disks from titanium aluminum alloy based on ortho-phase"], which consists in multi-stage deformation of the ingot with heating above and then below the polymorphic transformation temperature (T pp ) and subsequent thermal processing. In addition, the ingot is subjected to preliminary high-temperature gas-static treatment above the temperature T PP . Mechanical characteristics at T=20°C: σ V ~1200 MPa; δ=6-7%; at T=650°C: σ В ~1000 MPa; δ=9-12%. The disadvantage of this method is the high deformation temperatures at the initial stages, which leads to increased requirements for stamping materials and additional costs for heating to higher temperatures.

Известен способ проведения горячей деформации сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1 [Патент РФ № RU 2 761 398 C1 от 08.12.2021 «Способ обработки прутков из орто-сплавов титана для получения лопаток компрессора газотурбинного двигателя» с целью повышения механических характеристик, который включает нагрев прутка до 1100°С, плющение со степенью деформации не менее 0,5, повторный нагрев до 1100°С и выдавливание заготовки в закрытом штампе с формированием поковки с замком и пером лопатки. Затем поковку нагревали до 1100°С, подвергали сначала черновой, а затем чистовой штамповке лопаток. После низкого отжига были получены следующие свойства при температуре 20°С: предел прочности σв =1230 МПа; относительное удлинение δ=20,5% и относительное сужение ψ=46,3%. Недостатком данного способа является высокая температура ковки и последующей штамповки, что существенно повышает требования к штамповым материалам и удорожает производство. Кроме того, отсутствуют данные о жаропрочных характеристиках полученного состояния, что не позволяет в полной мере оценить разработанный способ.A known method for hot deformation of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide VIT1 [RF Patent No. RU 2 761 398 C1 dated 12/08/2021 "Method of processing rods from ortho-titanium alloys to obtain gas turbine engine compressor blades" in order to improve mechanical characteristics, which includes heating the rod to 1100 ° C, flattening with a degree of deformation of at least 0.5, reheating to 1100°C and extrusion of the blank in a closed die to form a forging with a lock and a blade feather. Then the forging was heated to 1100°C, subjected first to rough and then to finishing stamping of the blades. After low annealing, the following properties were obtained at a temperature of 20°C: ultimate strength σv =1230 MPa; relative elongation δ=20.5% and relative contraction ψ=46.3%. The disadvantage of this method is the high temperature of forging and subsequent stamping, which significantly increases the requirements for stamping materials and increases the cost of production. In addition, there are no data on the heat-resistant characteristics of the obtained state, which does not allow to fully evaluate the developed method.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения является обеспечение высокого комплекса механических характеристик заготовок лопаток газотурбинных двигателей из интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана, сочетающих в себе высокую прочность и жаропрочность при достаточном уровне низкотемпературной пластичности. The objective of the invention is to provide a high complex of mechanical characteristics of blanks for blades of gas turbine engines from an intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide, combining high strength and heat resistance with a sufficient level of low-temperature ductility.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении высоких механических свойств заготовок лопаток газотурбинных двигателей из интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана: σ0,2 20 =1000-1200 МПа; σВ 20 =1150-1250 МПа; δ20 =5-8 %; ψ20 =3-5%; σ0,2 650 =850 МПа; σВ 650 =1000 МПа; δ650 = 9 %; ψ650 =7%; KCU20=7,0 Дж/см2, время до разрушения при T=650°С и σ=380 МПа до 200 часов, за счет предложенного способа изотермической штамповки и последующей термической обработки, The technical result of the invention is to provide high mechanical properties of blanks for blades of gas turbine engines from an intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide: σ 0.2 20 =1000-1200 MPa; σ B 20 =1150-1250 MPa; δ 20 \u003d 5-8%; ψ 20 =3-5%; σ 0.2 650 = 850 MPa; σ B 650 =1000 MPa; δ 650 = 9%; ψ 650 =7%; KCU 20 =7.0 J/cm 2 , time to fracture at T=650°C and σ=380 MPa up to 200 hours, due to the proposed method of isothermal stamping and subsequent heat treatment,

Задача изобретения решается применением предложенного способа изотермической штамповки и двухстадийной термической обработке на примере сплава ВИТ1.The objective of the invention is solved by using the proposed method of isothermal forging and two-stage heat treatment on the example of alloy VIT1.

Новизна и изобретательский уровень предложенного изобретения заключается в введении дополнительно операции предварительной деформационно-термической обработки в виде изотермической ковки заготовок интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана перед штамповкой, а также в проведении изотермической штамповки заготовок лопаток при температуре существенно ниже Тпп, где Тпп температура β↔α2 превращения.The novelty and inventive level of the proposed invention lies in the introduction of an additional operation of preliminary deformation-heat treatment in the form of isothermal forging of blanks of an intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide before stamping, as well as in carrying out isothermal stamping of blanks of blades at a temperature significantly lower than T pp , where T pp is the temperature β↔α 2 of the transformation.

Такой подход позволяет получить более благоприятную для дальнейшей деформации рекристаллизованную структуру деформированных заготовок перед штамповкой, что в свою очередь обеспечивает высокий комплекс механических характеристик как при комнатной, так и при рабочих температурах сплава ВИТ1.This approach makes it possible to obtain a recrystallized structure of deformed workpieces that is more favorable for further deformation before stamping, which in turn provides a high set of mechanical characteristics both at room and at operating temperatures of the VIT1 alloy.

Осуществление изобретения на примере интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Температура β↔α2 превращения (далее Тпп) определена с помощью дифференциально сканирующей калориметрии и составила 1100°С. Заготовки подвергают предварительному нагреву до температуры выше Тпп на 0-100°С с выдержкой не менее 0,5 часа. После чего проводят ковку при температуре ниже Тпп на 50-150°С с проведением не менее 3 проходов со сменой оси деформации на 90° и степенью деформации не менее 40% за проход. Изотермическую штамповку заготовок лопаток проводят при температуре ниже Тпп на 50-200°С со степенью деформации от 50%. После чего заготовки подвергают двухстадийной термической обработке: The implementation of the invention on the example of an intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide VIT1. Temperature β↔α 2 transformation (hereinafter T PP ) was determined using differential scanning calorimetry and amounted to 1100°C. The workpieces are subjected to preheating to a temperature above T PP by 0-100°C with a holding time of at least 0.5 hours. After that, forging is carried out at a temperature below T pp by 50-150°C with at least 3 passes with a change in the deformation axis by 90° and a degree of deformation of at least 40% per pass. Isothermal forging of blanks of blades is carried out at a temperature below T pp by 50-200°C with a degree of deformation of 50%. After that, the blanks are subjected to a two-stage heat treatment:

- закалка с температуры ниже Тпп на 50-200°С, выдержка от 0,5 часа, охлаждение на воздухе; - hardening from a temperature below T pp by 50-200 ° C, exposure from 0.5 hours, cooling in air;

- старение при температуре ниже Тпп на 200-300°С, выдержка от 1 до 36 часов, охлаждение с печью. - aging at a temperature below T pp by 200-300°C, exposure from 1 to 36 hours, cooling with an oven.

Изобретение охарактеризовано на следующих изображениях.The invention is characterized in the following images.

Фиг. 1 – Микроструктура заготовки сплава ВИТ1 после деформационно-термической и термической обработки по режиму: отжиг T=1100°С, выдержка 0,5 часа охлаждение на воздухе; ковка при температуре 950°С с проведением не менее 3 проходов со сменой оси деформации на 90° и степенью деформации не менее 40% за проход; изотермическая штамповка при T=1000°С со степенью деформации 50%, нагрев до T=1000°С, выдержка 0,5 часа закалка на воздухе; старение при T=850°С, выдержка 6 часов (а - сканирующая электронная микроскопия, б - просвечивающая электронная микроскопия).Fig. 1 – Microstructure of VIT1 alloy billet after deformation-thermal and heat treatment according to the regime: annealing T=1100°C, holding for 0.5 hour cooling in air; forging at a temperature of 950°C with at least 3 passes with a change in the axis of deformation by 90° and a degree of deformation of at least 40% per pass; isothermal forging at T=1000°C with a degree of deformation of 50%, heating to T=1000°C, holding for 0.5 hours air quenching; aging at T=850°C, exposure 6 hours (a - scanning electron microscopy, b - transmission electron microscopy).

Фиг. 2 – Таблица «Механические свойства полученного сплава ВИТ1 после изотермической штамповки и термической обработки».Fig. 2 - Table "Mechanical properties of the resulting VIT1 alloy after isothermal forging and heat treatment."

Возможность осуществления изобретения поясняется следующими примерами технологического процесса изотермической штамповки заготовок лопаток из интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Механические испытания полученных сплавов проводили с использованием следующих установок: универсальная электромеханическая испытательная машина Instron 5882; маятниковый копёр Instron SL-1M № SIK 5711; машина для испытаний на ползучесть и длительную прочность ATS Creep Tester 2330.The possibility of carrying out the invention is illustrated by the following examples of the technological process of isothermal forging of blanks of blades from an intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide VIT1. The obtained alloys were mechanically tested using the following setups: universal electromechanical testing machine Instron 5882; pendulum hammer Instron SL-1M #SIK 5711; ATS Creep Tester 2330 Creep and Tensile Testing Machine.

Пример 1Example 1

Проведена деформационно-термическая обработка заготовок интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Перед деформацией заготовки нагревали до T=1200°С и выдерживали 0,5 часа с последующим охлаждением на воздухе. Далее заготовки подвергали изотермической ковке при 950°С с проведением 3 проходов со степенью деформации за проход 40%. Заготовки подвергали изотермической штамповке при 1000°С со степенью деформации 50%. После чего заготовки подвергали термической обработке: нагрев до 1000°С, выдержка 4 часа, закалка на воздухе; старение при 850°С, выдержка 6 часов. Полученная микроструктура представлена на фиг. 1. Результаты механических испытаний представлены в таблице на фиг. 2. The deformation-heat treatment of intermetallic alloy blanks based on VIT1 orthorhombic titanium aluminide has been carried out. Before deformation, the workpiece was heated to T=1200°C and kept for 0.5 hours, followed by cooling in air. Next, the workpieces were subjected to isothermal forging at 950°C with 3 passes with a degree of deformation per pass of 40%. The workpieces were subjected to isothermal forging at 1000°C with a degree of deformation of 50%. After that, the blanks were subjected to heat treatment: heating to 1000°C, holding for 4 hours, hardening in air; aging at 850°C, exposure 6 hours. The resulting microstructure is shown in Fig. 1. The results of mechanical tests are presented in the table in FIG. 2.

Пример 2Example 2

Проведена деформационно-термическая обработка заготовок интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Перед деформацией заготовки нагревали до T=1200°С и выдерживали 0,5 часа с последующим охлаждением на воздухе. Заготовки подвергали изотермической ковке при 1050°С с проведением 3 проходов со степенью деформации за проход 40%. Заготовки подвергали изотермической штамповке при 950°С со степенью деформации 50%. После чего заготовки подвергали термической обработке: нагрев до 1000°С, выдержка 0,5 часа, закалка на воздухе; старение при 800°С, выдержка 36 часов. Результаты механических испытаний представлены в таблице на фиг. 2.The deformation-heat treatment of intermetallic alloy blanks based on VIT1 orthorhombic titanium aluminide has been carried out. Before deformation, the workpiece was heated to T=1200°C and kept for 0.5 hours, followed by cooling in air. The workpieces were subjected to isothermal forging at 1050°C with 3 passes with a degree of deformation per pass of 40%. The workpieces were subjected to isothermal forging at 950°C with a degree of deformation of 50%. After that, the blanks were subjected to heat treatment: heating to 1000°C, holding for 0.5 hours, hardening in air; aging at 800°C, exposure 36 hours. The results of mechanical tests are presented in the table in Fig. 2.

Пример 3Example 3

Проведена деформационно-термическая обработка заготовок интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Перед деформацией заготовки нагревали до T=1100°С и выдерживали 0,5 часа с последующим охлаждением на воздухе. Далее заготовки подвергали изотермической ковке при 950°С с проведением 3 проходов со степенью деформации за проход 40%. Заготовки подвергали изотермической штамповке при 950°С со степенью деформации 50%. После чего заготовки подвергали термической обработке: нагрев до 1000°С, выдержка 0,5 часа, закалка на воздухе; старение при 900°С, выдержка 1 час. Результаты механических испытаний представлены в таблице на фиг. 2.The deformation-heat treatment of intermetallic alloy blanks based on VIT1 orthorhombic titanium aluminide has been carried out. Before deformation, the workpiece was heated to T=1100°C and kept for 0.5 hours, followed by cooling in air. Next, the workpieces were subjected to isothermal forging at 950°C with 3 passes with a degree of deformation per pass of 40%. The workpieces were subjected to isothermal forging at 950°C with a degree of deformation of 50%. After that, the blanks were subjected to heat treatment: heating to 1000°C, holding for 0.5 hours, hardening in air; aging at 900°C, exposure 1 hour. The results of mechanical tests are presented in the table in Fig. 2.

Пример 4Example 4

Проведена деформационно-термическая обработка заготовок интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Перед деформацией заготовки нагревали до T=1100°С и выдерживали 8 часов с последующим охлаждением на воздухе. Заготовки подвергали изотермической ковке при 950°С с проведением 3 проходов со степенью деформации за проход 40%. Заготовки подвергали изотермической штамповке при 950°С со степенью деформации 50%. После чего заготовки подвергались термической обработке: нагрев до 1000°С, выдержка 0,5 часа, закалка на воздухе; старение при 800°С, выдержка 6 часов. Результаты механических испытаний представлены в таблице на фиг. 2.The deformation-heat treatment of intermetallic alloy blanks based on VIT1 orthorhombic titanium aluminide has been carried out. Before deformation, the workpiece was heated to T=1100°C and kept for 8 hours, followed by cooling in air. The workpieces were subjected to isothermal forging at 950°C with 3 passes with a degree of deformation per pass of 40%. The workpieces were subjected to isothermal forging at 950°C with a degree of deformation of 50%. After that, the workpieces were subjected to heat treatment: heating to 1000°C, holding for 0.5 hours, hardening in air; aging at 800°C, exposure 6 hours. The results of mechanical tests are presented in the table in Fig. 2.

Пример 5Example 5

Проведена деформационно-термическая обработка заготовок интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Перед деформацией заготовки нагревали до T=1000°С и выдерживали 4 часа с последующим охлаждением на воздухе. Заготовки подвергали изотермической ковке при 1000°С с проведением 3 проходов со степенью деформации за проход 40%. Заготовки подвергали изотермической штамповке при 1050°С со степенью деформации 50%. После чего заготовки подвергались термической обработке: нагрев до 1050°С, выдержка 0,5 часа, закалка на воздухе; старение при 800°С, выдержка 6 часов. Результаты механических испытаний представлены в таблице на фиг. 2.The deformation-heat treatment of intermetallic alloy blanks based on VIT1 orthorhombic titanium aluminide has been carried out. Before deformation, the workpiece was heated to T=1000°C and kept for 4 hours, followed by cooling in air. The workpieces were subjected to isothermal forging at 1000°C with 3 passes with a degree of deformation per pass of 40%. The blanks were subjected to isothermal forging at 1050°C with a degree of deformation of 50%. After that, the workpieces were subjected to heat treatment: heating to 1050°C, holding for 0.5 hours, hardening in air; aging at 800°C, exposure 6 hours. The results of mechanical tests are presented in the table in Fig. 2.

Пример 6Example 6

Проведена деформационно-термическая обработка заготовок интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1. Перед деформацией заготовки нагревали до T=1000°С и выдерживали 4 часа с последующим охлаждением на воздухе. Заготовки подвергали изотермической ковке при 1000°С с проведением 3 проходов со степенью деформации за проход 40%. Заготовки подвергали изотермической штамповке при 1000°С со степенью деформации 50%. После чего заготовки подвергались термической обработке: нагрев до 950°С, выдержка 2 часа, закалка на воздухе; старение при 800°С.The deformation-heat treatment of intermetallic alloy blanks based on VIT1 orthorhombic titanium aluminide has been carried out. Before deformation, the workpiece was heated to T=1000°C and kept for 4 hours, followed by cooling in air. The workpieces were subjected to isothermal forging at 1000°C with 3 passes with a degree of deformation per pass of 40%. The workpieces were subjected to isothermal forging at 1000°C with a degree of deformation of 50%. After that, the workpieces were subjected to heat treatment: heating to 950°C, holding for 2 hours, hardening in air; aging at 800°C.

Дополнительно были проведены испытания сплава, полученного по примеру 1, на ударную вязкость KCU20=7,0 Дж/см2 и длительную прочность: время до разрушения при T=650°С и σ=380 МПа до 200 часов.Additionally, the alloy obtained according to example 1 was tested for impact strength KCU20=7.0 J/cm 2 and long-term strength: time to failure at T=650°C and σ=380 MPa up to 200 hours.

Приведенные примеры подтверждают достижение заявленного технического результата изобретения, заключающегося в том, что предложенные режимы термической и деформационно-термической обработок, обеспечивают высокие механические свойства интерметаллидного сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1: σ0,2 20 =1000-1200 МПа; σВ 20 =1150-1250 МПа; δ20 =5-8 %; ψ20 =3-5%; σ0,2 650 =850 МПа; σВ 650 =1000 МПа; δ650 =9 %; ψ650 =7%.The above examples confirm the achievement of the claimed technical result of the invention, which consists in the fact that the proposed modes of thermal and deformation-thermal treatments provide high mechanical properties of the intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide VIT1: σ 0.2 20 =1000-1200 MPa; σ B 20 =1150-1250 MPa; δ 20 \u003d 5-8%; ψ 20 =3-5%; σ 0.2 650 = 850 MPa; σ B 650 =1000 MPa; δ 650 = 9%; ψ 650 =7%.

Claims (1)

Способ изготовления заготовок лопаток газотурбинных двигателей из интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана, включающий штамповку заготовок лопаток при температуре ниже температуры превращения (Тпп), отличающийся тем, что перед штамповкой заготовки лопаток предварительно нагревают до температуры выше температуры Тпп не более чем на 100°С, выдерживают не менее 0,5 часа, подвергают всесторонней ковке при температуре ниже Тпп на 50-150°С с проведением не менее 3 проходов со сменой оси деформации на 90° и степенью деформации не менее 40% за проход, причем последний проход осуществляют со степенью деформации не менее 50%, далее проводят штамповку заготовок лопаток со степенью деформации не менее 50% при температуре ниже Тпп на 50-200°С, после чего осуществляют термическую обработку, включающую две ступени, на первой из которых проводят закалку при температуре ниже температуры Тпп на 50-150°С с выдержкой не менее 0,5 часа, а на второй - старение при температуре ниже Тпп на 200-300°С с выдержкой от 1 до 36 часов, где Тпп-температура β↔α2 превращения.A method for manufacturing blanks of blades for gas turbine engines from intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide, which includes forging blanks of blades at a temperature below the temperature of transformation (Tm), characterized in that before stamping, blanks of blades are preheated to a temperature above Tmt by no more than 100°C, held for at least 0.5 hour, subjected to all-round forging at a temperature below Tmt by 50-150°C with at least 3 passes with a change in the axis of deformation by 90° and a degree of deformation of at least 40% per pass, and the last pass is carried out with a degree of deformation of at least 50%, then the blanks of blades are stamped with a degree of deformation of at least 50% at a temperature below Tfm by 50-200°C, after which heat treatment is carried out, including two stages, the first of which is quenched at a temperature below the temperature of Tfm by 50-150°C with a holding time of at least 0.5 hours, and on the second - aging at a temperature below Tpp by 200-300°C with exposure from 1 to 36 hours, where Tpp is the temperature β↔α2 transformations.
RU2022116140A 2022-06-15 Method for manufacturing gas turbine engine blades from intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide RU2800270C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2800270C1 true RU2800270C1 (en) 2023-07-19

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2772790B1 (en) * 1997-12-18 2000-02-04 Snecma TITANIUM-BASED INTERMETALLIC ALLOYS OF THE Ti2AlNb TYPE WITH HIGH ELASTICITY LIMIT AND HIGH RESISTANCE TO CREEP
RU2520924C1 (en) * 2013-02-21 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Production of disc-shape forged pieces from alloy of aluminium with ortho-phase titanium
RU2644830C2 (en) * 2015-12-17 2018-02-14 Акционерное Общество "Чепецкий Механический Завод" (Ао Чмз) Manufacturing method of bar stock from alloys based on titanium intermetallide with ortho-phase
CN112296602A (en) * 2020-09-18 2021-02-02 中国航发北京航空材料研究院 Manufacturing method of double-alloy double-structure titanium alloy blisk
RU2761398C1 (en) * 2021-03-11 2021-12-08 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method for processing rods made of ortho-titanium alloys for producing blades of a gas turbine engine compressor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2772790B1 (en) * 1997-12-18 2000-02-04 Snecma TITANIUM-BASED INTERMETALLIC ALLOYS OF THE Ti2AlNb TYPE WITH HIGH ELASTICITY LIMIT AND HIGH RESISTANCE TO CREEP
RU2520924C1 (en) * 2013-02-21 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Production of disc-shape forged pieces from alloy of aluminium with ortho-phase titanium
RU2644830C2 (en) * 2015-12-17 2018-02-14 Акционерное Общество "Чепецкий Механический Завод" (Ао Чмз) Manufacturing method of bar stock from alloys based on titanium intermetallide with ortho-phase
CN112296602A (en) * 2020-09-18 2021-02-02 中国航发北京航空材料研究院 Manufacturing method of double-alloy double-structure titanium alloy blisk
RU2761398C1 (en) * 2021-03-11 2021-12-08 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method for processing rods made of ortho-titanium alloys for producing blades of a gas turbine engine compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111235506A (en) Thermal processing technology of TC25G titanium alloy forging
US20070044875A1 (en) Nickel alloy and method of direct aging heat treatment
RU2644830C2 (en) Manufacturing method of bar stock from alloys based on titanium intermetallide with ortho-phase
EP0533918A1 (en) Superalloy forging process and related composition.
US3867208A (en) Method for producing annular forgings
CN110551953A (en) High strength aluminothermic stamping with intermediate quench
RU2382686C2 (en) Method of punching of blanks from nanostructured titanium alloys
RU2800270C1 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from intermetallic alloy based on orthorhombic titanium aluminide
US7138020B2 (en) Method for reducing heat treatment residual stresses in super-solvus solutioned nickel-base superalloy articles
RU2790704C1 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from deformed blanks of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide
EP0533914A1 (en) Superalloy forging process and related composition.
RU2790704C9 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from alloy based on orthorhombic titanium aluminide
RU2790711C1 (en) Method for manufacturing gas turbine engine blades from deformed blanks of an alloy based on orthorhombic titanium aluminide
RU2801383C1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING GAS TURBINE ENGINE BLADES FROM ALLOY BASED ON Ti2AlNb ALUMINIDE
RU2675011C1 (en) Method of manufacturing flat products from hafnium-containing alloy based on titanium
US5964967A (en) Method of treatment of metal matrix composites
RU2761398C1 (en) Method for processing rods made of ortho-titanium alloys for producing blades of a gas turbine engine compressor
RU2707006C1 (en) Method of forging workpieces with ultra-fine-grained structure of two-phase titanium alloys
CN114182067B (en) Forging and heat treatment method for martensite heat-resistant stainless steel special-shaped forge piece
RU2749815C1 (en) Method for obtaining hardened workpieces of fasteners made of stainless austenitic steel
RU2758737C1 (en) METHOD FOR PRODUCING A FORGED WORKPIECE IN THE FORM OF A ROD FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS
RU2520924C1 (en) Production of disc-shape forged pieces from alloy of aluminium with ortho-phase titanium
RU2808755C1 (en) METHOD FOR PRODUCING DEFORMED SEMI-FINISHED PRODUCTS FROM HIGH-STRENGTH PSEUDO-β-TITANIUM ALLOYS
RU2250806C1 (en) Method for making thin sheets of high-strength titanium alloys
RU2782370C1 (en) Method for producing hardened workpieces from non-magnetic corrosion-resistant austenitic steel