СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛУ РОБОЧИХ ЛОПАТОК АВІАЦІЙНИХ ГАЗОТУРБІННИХ ДВИГУНІВ ІЗ ЖАРОМІЦНОГО СУПЕРСПЛАВУ ЖС32-ВІ

С.В.  Пучек; C.Б.  Бєліков

doi:10.15407/plit2026.03.034

Автор(и)

С.В. Пучек Національний університет «Запорізька політехніка» (Запоріжжя, Україна) https://orcid.org/0009-0007-8077-6106
C.Б. Бєліков Національний університет «Запорізька політехніка» (Запоріжжя, Україна) https://orcid.org/0000-0002-9510-8190

DOI:

https://doi.org/10.15407/plit2026.03.034

Ключові слова:

робоча лопатка, авіаційний газотурбінний двигун, гаряче ізостатичне пресування, мікроструктура, термообробка, структурна однорідність, міцність, пластичність, тривала міцність

Анотація

Досліджено структури та властивості робочих лопаток І ступеня авіаційних газотурбінних двигунів (ГТД), відлитих із жароміцного нікелевого сплаву ЖС32-ВІ методом високошвидкісної спрямованої кристалізації (ВСК) після гарячого ізостатичного пресування (далі — ГІП) та різних режимів термічної обробки. ГІП при температурі 1250 ℃ і тиску 170 МПа сприяє підвищенню якості виливків за рахунок стабілізації структури та властивостей унаслідок зменшення мікропористості при «заліковуванні» пор. Розмір виявлених після ГІП поодиноких мікропор приблизно у 32 рази менший, порівняно з порами, що їх спостерігали у лопатках до проведення операції ГІП. У результаті пластичної деформації, яку ініціює ГІП, утворюється «рафт»-структури у вигляді зональних ділянок, зосереджених у місцях «заліковування» пор, а також виділення скоагульованих частинок — фази, які спільно із пластинчастими(евтектичними) карбідами мають вигляд каркасу. Термообробка за стандартним режимом (1270 ℃, 1 год 15 хв) після газостатування сприяє перекристалізації зміцнюючої фази, підвищує структурну однорідність сплаву та спричинює релаксацію напружень, що виникли в процесі ГІП, а це позитивно впливає на фізико-механічні властивості. Чотиригодинна термічна обробка при температурі 1050 ℃, здійснена безпосередньо після операції ГІП, не усуває структурної неоднорідності, що характеризується наявністю лікваційних зон, а також областей, характерних для «рафт»- структури, що утворилися в процесі газостатування. Проведення після ГІП проміжного високотемпературного нагріву (гомогенізації) при температурі 1270 ℃ (1 год 15 хв) із подальшим нагріванням при температурі 1050 ℃ протягом 4 год сприяє отриманню більш однорідної структури сплаву ЖС32-ВІ (ВСК), що позитивно впливає на механічні та жароміцні властивості.

Біографії авторів

С.В. Пучек , Національний університет «Запорізька політехніка» (Запоріжжя, Україна)

аспірант

C.Б. Бєліков , Національний університет «Запорізька політехніка» (Запоріжжя, Україна)

доктор технічних наук, професор

Посилання

Chigrin V. S. (2017) Konstrukzia i prochnost aviazionnih dvigatelei (Construction and strength of aviation engines), Kharkov, Khai, 420 p. [in Russian].

Miller H. E., Chambers W. L. (1987) Superalloys II : High Temperature Materials for Aerospace and Industrial Power, New York, P. 27–56.

Bohuslaiev V.A., Muravchenko F.M., Zhemanyuk P.D. et al. (2007) Tekhnologicheskoye obespecheniye ekspluatatsionnykh kharakteristik detaley GTD. Lopatki turbin (Technological support of operational characteristics of GTE parts. Turbine blades). 2nd ed. Motor Sich. [in Russian].

Myalnitsa H.P., Verkhovliuk A.M., Narivskyi A.V. et al. (2023) Materialy i tehnolohii dlia lopatok vitchyznyanykh promislovykh hazovykh turbinnikh dvyhuniv (Materials and technologies for blades of domestic industrial gas turbine engines) (V.V. Verotska Ed.). Naukova Dumka [in Ukraine].

Haiduk S.V., Kononov V.V. (2017) Prognozirovanie parametrov strukturnoi stabilnosty liteinikh zharoprochnikh nikelevikh splavov ( Forecasting of structural stability parameters for cast heat-resistant nickel alloys) Vestnik dvigatelestroenia ( Herald of Aeroenginebuilding) (1), 139–148. https://doi.org/ 10.15588/ 1727-0219-2017-1-24 [in Russian].

Superalloys II (2020) ed. S. Birosca, S.Kolisnychenko. Switzerland: TTP Ltd. 520 p. [in English].

Reed R.C. (2006) The Superalloys. Cambridge 372 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511541285

Meetham G.W. (1986) High Temperature Alloys for Gas Turbines and Other Applications Ed. W.Betz, R. Brunetaud, D. Coutsouradis. Dordrecht. P. 1–18. 9. Meetham G. W. (1987) High Temperature Alloys. Their Exploitable Potential Ed. J.B. Marriott, M. Merz, J. Nihoul P. XXIII–XXXVIII.

Meetham G. W. (1987) High Temperature Alloys. Their Exploitable Potential Ed. J.B. Marriott, M. Merz, J. Nihoul P. XXIII–XXXVIII.

Yamasaki M. (1986) High Temperature Alloys for Gas Turbines and Other Applications Ed. W. Betz, R. Brunetaud D. Coutsouradis Dordrecht. P. 945–954.

Hoppin G.S., Danek W.J. (1987) Superalloys II: High Temperature Materials for Aerospace and Industrial Power Ed. C.T. Sims, N.S.Stoloff, W.C. Hagel. New York. P. 543–561.

Betteridge W., Shaw S.W.K. (1987), Material Science and Technology, vol. 3. N 9. P. 682– 684 https://doi.org/10.1179/mst.1987.3.9.682

Hauffe K. (1981) Metall Bd. 35, N 8, S. 737–744 [in German].

Andrienko A.G., Haiduk S.V., Kononov V.V.(2010) Ozenka vliania sootnoshenia tantala k reniyu na strukturnuiy stabilnost i mekhanicheskiye svoistva zharoprochnogo nikelevogo splava ZhS32 (Evaluation of the influence of the tantalum to rhenium ratio on the structural stability and mechanical properties of the heat- resistant nickel alloy ZhS-32). Vestnik dvigatelestroeniya (Herald of Aeroenginebuilding) № 1, P.128–132 [in Russian].

Puchek S., Byelikov S. (2026) New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering. N 1. P. 16– 23. [in English] DOI 10.155588/1607-3274-2026-1-2