Використання розрахункових методик при створенні нових легуючих комплексів жароміцних сплавів для деталей ГТД
Processy litʹâ, 2019, Tom 134, №2, p.79-87
Ключові слова:
нікелеві жароміцні сплави, реній, тантал, лопатка ГТД, структурна стабільність сплавуАнотація
Поступила 20.02.2019
УДК 669.245:513.71
Питання створення нових жароміцних корозійностійких сплавів для лопаток стаціонарних і транспортних турбін та технології їх отримання стосуються актуальних проблем галузі вітчизняного машинобудування. В статті представлено результати проведених досліджень, пов’язаних з оптимізацією легуючого комплексу на базі серійного жароміцного корозійностійкого сплаву типу ХН60КВТЮМ. До основних компонентів багатокомпонентного сплаву на Ni–Co–Cr-аустенітній основі з карбідним та інтерметалідним типом зміцнення за рахунок утворення дисперсних часток так званої γ′-фази автори додають тугоплавкі елементи тантал та реній. Згідно експериментальних досліджень, вони є елементами, які завдяки їх фізико-хімічним характеристикам мають властивості як ефективних зміцнювачів аустенітного твердого розчину (реній), так і активних утворювачів карбідної і γ'-фази (тантал). Застосування розрахункових методик з отриманням лінійних регресійних рівнянь та комп’ютерних програм для оптимізації співвідношення кількісного складу елементів, поряд з класичним металофізичним відбором зразків проведенням експериментальних плавок, дало змогу прогнозувати рівень експлуатаційних характеристик та оцінінювати фазово-структурну стабільність матеріалу в процесі довготривалої експлуатації лопаток турбін. З метою мінімізації кількості дослідів використано метод факторного експерименту та отримано лінійні повні моделі. Таким чином, лінійний регресійний аналіз показав якісний вплив елементів, які розглядаються, і підтвердив дані літературного огляду. Поряд з використанням методики розрахунків за лінійним регресійним аналізом проведено також оптимізацію системи легування згідно методики прогнозування структурної стабільності за допомогою комп’ютерних програм за методом PHACOMP і комп’ютерної програми SPACE. При застосуванні цієї програми враховувались дані про кінетику виділення крихких фаз в залежності від часу та температури експлуатації литих лопаток, особливості структурних перетворень в процесі їх довготривалої експлуатації. Методика, яка була апробована раніше на промислових марках сплавів ЧС70-ВІ, ЧС88У-ВІ, ЧС-104, дала змогу значно скоротити як період розробки нового дослідного сплаву на базі марки СМ-88Y, додатково легованого танталом та ренієм, так і значно обмежити необхідні обсяги експериментальних досліджень.
Посилання
Specification Z88YF1-S2 for supplying remelting stocks of alloy CM-88Y. Technical specifications of «Zorya»–« Mashproekt» GTRPC, 2016.
Maksiuta, І. І., Kvasnytska, Yu. H., Simanovskij, V. M. (2007) Optimization of the heat-resisting nickel alloy for cast parts of gas turbine engines. Metaloznavstvo ta obrobka metalіv, Vol. 4, pp. 43–47 [in Ukrainian].
Mialnytsia, H. P., Maksiuta, І. І., Kvasnytska, Yu. H., Mihnian, O. V. (2013) The choice of alloying complex of a new corrosion-resistant alloy for gas nozzle blades. Metaloznavstvo ta obrobkametalіv, Vol. 4, pp. 43–47 [in Ukrainian].
Kishkin, S. T. (2006) Creation, research and application of heat-resistant alloys: Selected Works (to the 100th anniversary of birth). Moscow: Nauka [in Russian].
Kablov, E. N. (2005) Physico-chemical and technological features of creation of heat resistant alloys containing rhenium. Vestnik Moskovskogo universiteta, Serija 2, Himija, T. 46, Vol. 3, pp. 155–157 [in Russian].
Agal'cova, V. O., Koljasnikova, N. V., Golovanenko, S. A. (1998) Influence of alloying elements on the properties of corrosion-resistant, heat-resistant, single crystal nickel-based alloys. Metallovedenie i termicheskaja obrabotka metallov, Vol. 3, pp. 8–10 [in Russian].
Kuznecov, V. P., Lesnikov, V. P., Konakova, I. P., Popov, N. A. & Kvasnickaja, Ju. G.(2015) Structural and phase transformations in a single-crystal nickel alloy doped with rhenium and ruthenium, under conditions of long-term strength testing. Metallovedenie i termicheskaja obrabotka metallov, Vol. 8, pp. 55–59 [in Russian].
Seber, Dzh. (1980) Linear regression analysis. Per. s angl. V. P. Nosko, pod red. M. B. Maljutova. Moscow: Mir [in Russian].
Petrushin, N. V., Svetlov, I. L., Ospennikova, O. G.(2012) Foundry superalloys. Vse materialy. Jenciklopedicheskij spravochnik, Vol. 6 [in Russian].
Zhang, J. S.Matsugi, K., Murata, Y. еt al. (1992) Evaluation of the Phase Stability of modified IN738LC Alloys with New PHACOMP. J. Mater. Sci. Lett., Vol. 11, no. 8, pp. 444–448 [in English].
Kljass, O. V., Kreshhenko, V. A.(2004) Application of the phase calculation methodology PHACOMP for predicting the strength properties and controlling the release of TPU phases in
the GTG-110 blades. Sbornik statej konferencii v GP NPKG «Zorya»–« Mashproekt», pp. 91–94 [in Ukrainian].
Zhukov, A. A., Smirnova, O. A.(2005) Evaluation of the operational suitability of heat-resistant alloys for gas turbine engines and gas turbines. Aviacionno-kosmicheskajatehnika i tehnologija, Vol. 10, pp. 60–66 [in Russian].
Pat. of Russia 2538054. Avdjuhin, S. P., Dub, A. V., Kvasnickaja, Ju. G., Kovalev, G. D., Kul'mizev, A. E., Lubenec, V. P., Skorobagatyh, V. N. Nickel-based heat-resistant alloy for the manufacture of gasturbine blades (Opubl. 2015, 10 January).
AEROSPACE STANDARD SAE AS5491. Vydano 2000-12, perevireno 2002-03.
British Standard HR100 Appendix Ais specified in some Material Specifications for wrought nickel base materials (N115 and N118) SPACE version 4 (Superalloy Phase Analysis Computation Engineering).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Ю. Г. Квасницька, М. І. Тарасевич, І. І. Максюта, О. О. Токарєва, О. В. Михнян, Г. П. Мяльніца*
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
