Проведення дослідних плавок з виробництва із свіжих компонентів сучасного ливарного жароміцного нікелевого сплава: Processy litʹâ, 2021, Tom 146, №4, p.3-13

В. В. Наумик

doi:10.15407/plit2021.04.003

Автор(и)

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

DOI:

https://doi.org/10.15407/plit2021.04.003

Ключові слова:

ливарний жароміцний нікелевий сплав, реній, рутеній, свіжі компоненти, монокристалічні виливки, хімічний склад, вакуумно-індукційний переплав, електронно-променевий переплав

Анотація

Надійшла 27.10.2021

УДК 621.74.045:669.24:21.981

Сучасні жароміцні нікелеві сплави для відповідальних монокристалічних виливків авіаційного машинобудування відрізняються дуже складною системою легування, що обумовлює їх високу вартість і вимагає ретельного підходу до оптимізації їх хімічного складу для забезпечення структурної та фазової стабільності, а також особливого підходу до процесу виплавки з чистих свіжих компонентів шихти .Основним технологічним процесом виробництва та виплавки таких сплавів на сьогодні є вакуумно-індукційна плавка. В результаті аналізу фізичних властивостей елементів марочного складу сучасних ливарних жароміцних нікелевих сплавів у вакуумі при різних температурах, проведеними аналітичними розрахунками встановили, що, алюміній, хром, кобальт, нікель є схильними до вигару в процесі вакуумної плавки. Визначили величину втрат на випаровування цих елементів в умовах вакуумних індукційних та електронно-променевих плавок. На підставі отриманих даних виконали розрахунок шихти для проведення дослідних вакуумно-індукційних плавок з виготовлення сучасних ливарних жароміцних нікелевих сплавів з використанням чистих металевих компонентів. Провели дослідження випаровування плівки оксидів з поверхні металевих шихтових матеріалів при нагріванні у вакуумі. Встановили, що 5-хвилинна витримка призводить до практично повного очищення поверхні зразка від оксидної плівки. Розроблено рекомендації до проведення дослідних плавок сучасних ливарних жароміцних нікелевих сплавів для монокристалічних виливків, легованих ренієм та рутенієм. Провели аналіз процесів, що відбуваються у вакуумі при елетроннопроменевій плавці, у тому числі особливостей формування литої заготовки, рафінування розплаву та випаровування металевих компонентів жароміцних нікелевих сплавів. Для отримання сучасних ливарних жароміцних нікелевих сплавів для монокристалічних виливків, легованих ренієм та рутенієм, підвищеної якості може бути рекомендовано проведення повторного переплаву методом електронно-променевої плавки. Виконано розрахунок шихти для проведення дослідної вакуумно-індукційної плавки з подальшим електронно-променевим переплавом сучасного ливарного жароміцного нікелевого сплаву з використанням в шихті чистих металевих компонентів.

Біографія автора

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

д-р техн. наук, проф.

Посилання

Miller G. Ye., Chambers U. L. (1995). Construction of gas turbines and superalloys. Sat. Superalloys II: Heat-resistant materials for aerospace and industrial power plants; edited by Sims C. T., Stoloff N. S., Hagel U. K.; translated from English Book 1; edited by Shalina R. E. M. "Metallurgy". P. 49–83. [in Russian].

Kablov E. N. (2001). Cast blades of gas turbine engines (alloys, technology, coatings). M.: "MISIS". 632 p. [in Russian]

Zhemanyuk P. D., Klochikhin V. V., Lysenko N. A., Naumik V. V. (2015). Structure and properties of cast blades of aircraft engines made of heat-resistant nickel alloy ZhS26-VI after hot isostatic pressing. Visnik dvigunobuduvannya. No. 1. P. 139–146. [in Russian].

Properties of elements: [reference]. In two parts. Ed. corresponding Member Academy of Sciences of the Ukrainian SSR Samsonova G. V. Moscow: Metallurgy, 1976. Part 1. Physical properties. 600 p. [in Russian].

Kurdyumov A. V., Pikunov M. V., Chursin V. M., Bibikov E. L. (1986). Production of castings from non-ferrous metal alloys: [textbook for universities]. Moscow: Metallurgy, 416 p. [in Russian].

Gnatenko O. V., Gaiduk S. V., Naumik V. V. (2012). Development of an economically alloyed heat-resistant alloy for responsible casting. Visnik dvigunobuduvannya. No. 1. P. 206–210. [in Russian].

Vozdvizhensky V. M., Grachev V. A., Spassky V. V. (1984). Liteiny alloys and technology of their melting in mechanical engineering. Moscow: Mashinostroenie, 432 p. [in Russian].

Lashko N. F., Zaslavskaya L. V., Kozlova M. N. et al. (1978). Physico-chemical phase analysis of steels and alloys. Moscow: Metallurgy, 336 p. [in Russian].

Burova N. N., Maslenkov S. B. (1979). Structural features of tantalum-doped nickel alloys. Metallurgy and heat treatment of metals. No. 5. P. 19–22. [in Russian].

Paton B. E., Stroganov G. B., Kishkin S. T., et al. (1987). Heat resistance of casting nickel alloys and their protection from oxidation. Кyiv: Naukova Dumka, 256 p. [in Russian].

Logunov A. V., Shmotin Yu. N., Danilov D. V. (2014). Methodological foundations of automated design of heat-resistant alloys on a nickel basis. Metal technology. No. 6. P. 3–10. [in Russian].

Logunov A. V., Shmotin Yu. N., Danilov D. V.(2014). Methodological foundations of automated design of heat-resistant alloys on a nickel basis (part 2). Metal technology. No. 7, pp. 3–11. [in Russian].

Properties of elements: [reference]. In two parts. Ed. Corresponding Member Academy of Sciences of the Ukrainian SSR Samsonova G. V. Moscow: Metallurgy, 1976. Part 1. Physical properties. 600 p. [in Russian].

Chernega D. F., Bogushevsky V. S., Gotvyansky Y. Y. et al. (2006). Fundamentals of metallurgical production of metals and alloys: Textbook. For order. D. F. Chernega, Yu. Ya Gotvyansky. Кyiv: Vyscha shkola, 503 p. [in Ukrainian].