Механические и коррозионные свойства многокомпонентных сплавов, модифицированных дисперсными композициями

Abstract

RU: Цель. Разработка технологии модифицирования никелевого сплава системы Ni-Cr-Al-Ti-Mo-W-Co дисперсными композициями, полученными на установках плазмохимического синтеза. Методика. Дисперсные и нанодисперсные порошковые композиции на основе титана, карбида титана и алюминия размером до 1 мкм получены на промышленных высокочастотных установках плазмохимического синтеза в АО «Neomat» (г. Рига, Латвия). Порошковые композиции прессовали в таблетки размером 30×10 мм и использовали в качестве модификаторов никелевого расплава. Материалом исследования служил многокомпонентный никелевый сплав системы Ni-Cr-Al-Ti-Mo-W-Co, получаемый равноосной кристаллизацией. Результаты. Приведены результаты экспериментальных и опытно-промышленных испытаний комплекса механических свойств и коррозионной стойкости многокомпонентного жаропрочного никелевого сплава ЖС6К применяемого для изготовления лопаток газотурбинных двигателей. Разработан технологический режим модифицирования никелевого расплава дисперсными композициями на основе карбида титана. Исследованы особенности формирования структуры модифицированного сплава, а также комплекс прочностных пластических свойств. Достигнуто значительное измельчение зерна сплава в результате модифицирования, что обусловило повышение прочностных свойств до 10 % и ударной вязкости до 35 %. Повышена коррозионная стойкость сплава ЖС6К в окислительной среде, глубина коррозии при температуре 1000 °С уменьшилась на 25 % по сравнению с немодифицированным сплавом. Повышение стойкости и высокотемпературной коррозии связано с более равномерным распределением избыточных фаз в структуре модифицированного сплава. Научная новизна. Установлены закономерности влияния модифицирования дисперсной тугоплавкой композицией карбида титана на повышение комплекса свойств многокомпонентного никелевого сплава. Практическая значимость. Полученные результаты использованы на машиностроительном предприятии для повышения механических и эксплуатационных свойств жаропрочных сплавов для лопаток газотурбинного двигателя.

UK: Мета. Розробка технології модифікування нікелевого сплаву системи Ni-Cr-Al-Ti-Mo-W-Co дисперсними композиціями, отриманими на установках плазмохімічного синтезу. Методика. Дисперсні і нанодисперсні порошкові композиції на основі титану, карбіду титану і алюмінію розміром до 1 мкм отримані на промислових високочастотних установках плазмохімічного синтезу в АТ «Neomat» (м Рига, Латвія). Порошкові композиції пресували в таблетки розміром 30 × 10 мм і використовували в якості модифікаторів нікелевого розплаву. Матеріалом дослідження слугував багатокомпонентний нікелевий сплав системи Ni-Cr-Al-Ti-Mo-W-Co, одержаний рівноосною кристалізацією. Результати. Наведено результати експериментальних і дослідно-промислових випробувань комплексу механічних властивостей та корозійної стійкості багаткомпонентного жароміцного нікелевого сплаву ЖС6К застосовуваного для виготовлення лопаток газотурбінних двигунів. Розроблено технологічний режим модифікування нікелевого розплаву дисперсними композиціями на основі карбіду титану. Досліджено особливості формування структури модифікованого сплаву, а також комплекс міцності пластичних властивостей. Досягнуто значне подрібнення зерна сплаву в результаті модифікування, що зумовило підвищення міцнісних властивостей до 10 % і ударної в'язкості до 35 %. Підвищена корозійна стійкість сплаву ЖС6К в окислювальному середовищі, глибина корозії при температурі 1000 °С зменшилася на 25 % в порівнянні з немодифікованим сплавом. Підвищення стійкості і високотемпературної корозії пов'язано з більш рівномірним розподілом надлишкових фаз в структурі модифікованого сплаву. Наукова новизна. Встановлено закономірності впливу модифікування дисперсної тугоплавкої композиції карбіду титану на підвищення комплексу властивостей багатокомпонентного нікелевого сплаву. Практична значимість. Отримані результати використані на машинобудівному підприємстві для підвищення механічних і експлуатаційних властивостей жароміцних сплавів для лопаток газотурбінного двигуна.

EN: Goal. Development of technology for modifying the nickel alloy of the Ni-Cr-Al-Ti-Mo-W-Co system with dispersed compositions obtained in plasma-chemical synthesis plants. Methodology. Dispersed and nanodispersed powder compositions based on titanium, titanium carbide and aluminum up to 1 μm in size are obtained at industrial high-frequency plasma synthesis plants in JSC "Neomat" (Riga, Latvia). Powder compositions were compressed into tablets of 30 × 10 mm size and used as nickel melt modifiers. The material of the study was a multicomponent nickel alloy of the Ni-Cr-Al-Ti-Mo-W-Co system obtained by equiaxed crystallization. Results. The results of experimental and pilot-industrial tests of a complex of mechanical properties and corrosion resistance of a multicomponent high-temperature nickel alloy ZhS6K used for the manufacture of gas turbine engine blades were presented. The technological mode of modifying the nickel melt by dispersed compositions based on titanium carbide was developed. The peculiarities of a modified alloy structure formation, as well as the complex of strength plastic properties, are studied. A significant refinement of the alloy grain as a result of modification was achieved, which led to increaseing of strength properties of up to 10% and an impact strength up to 35%. The corrosion resistance of the alloy ZhS6K in oxidizing environment was increased, the corrosion depth at 1000 ° C decreased by 25% in comparison with the unmodified alloy. The increase in durability and hightemperature corrosion is associated with a more even distribution of excess phases in the structure of the modified alloy. Scientific novelty. The regularities of the effect of modifying a titanium carbide by a dispersed refractory composition on increasing the complex of a multicomponent nickel alloy properties are established. Practical significance. The obtained results were used at the machine-building enterprise to improve the mechanical and operational properties of high-temperature alloys for gas turbine engine blades.