УДК 621.762
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-3-75-83
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). В работе исследованы механические свойства формовок из порошка сплава ВЖ159, полученные методом горячего изостатического прессования (ГИП). Формовки имели различную плотность, что реализовано прерыванием цикла ГИП при заданных температурах. Прерывание цикла ГИП выполнялось при температурах 670, 700, 750, 800, 900, 1150°С. Уменьшение доли пор в дисперсном теле приводит к росту прочности по экспоненциальному закону. Используемые методы. Порошок ВЖ159 получен методом газовой атомизации. Для исследования применена фракция порошка -70 + 25 мкм, имеющая насыпную плотность 3,77 г/см3, текучесть 2,3 г/с, удельную поверхность 446 см2/г и средний размер частиц по Фишеру 16 мкм. Исходный порошок имеет достаточно высокое значение удельной поверхности, что предопределяет сорбирование его поверхностью газов, с которыми он имеет контакт. Наличие сорбированных газов на поверхности порошка перед ГИП недопустимо, так как в процессе нагрева и одновременного приложения давления сорбированные газы переходят в твердый раствор, располагаясь по границам исходных частиц порошка, что резко снижает механические свойства компактов. Для исключения этого явления перед ГИП порошок в капсуле подвергался вакуумной термической дегазации. Новизна. Полученные компакты проходили термическую обработку, состоящую из закалки и старения. Старение выполнялось по двум вариантам: два или четыре цикла старения посте закалки. Установлено, что структура беспористых прессовок ГИП имеет более дисперсное зерно (балл 9) по сравнению с литым сплавом (балл 7) аналогичного состава. Термическая обработка с четырьмя циклами старения обеспечивает увеличение значения предела прочности на растяжении при приемлемом уровне относительного удлинения. Практическая значимость. Исследование микроструктуры компактов после ГИП и термической обработки показало отсутствие сетки остаточных границ гранул (PPBs- PriorParticleBoundaries), что свидетельствует о корректных режимах вакуумной термической дегазации порошка.
Ключевые слова
Технология горячего изостатического прессования, металлические порошки, пористость, никелевые сплавы, механические свойства.
Для цитирования
Влияние технологии ГИП на структуру и свойства никелевого сплава ВЖ 159 / Хлыбов А.А., Беляев Е.С., Рябцев А.Д., Беляева С.С., Гетмановский Ю.А., Явтушенко П.М., Рябов Д.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №3. С. 75–83. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-3-75-83
1. Сорокин Л.И. Свариваемость жаропрочных сплавов, применяемых в авиационных газотурбинных двигателях // Сварочное производство. 1997. №4. С. 4–11.
2. Высокожаропрочные деформируемые никелевые сплавы для перспективных газотурбинных двигателей и газотурбинных установок / Ломберг Б.С., Овсепян С.В., Бакрадзе М.М., Мазалов И.С. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. №SP2. С. 98–103.
3. Моисеев С.А., Латышев В.Б. Жаропрочные свариваемые сплавы для узлов статора современных и перспективных авиационных ГТД // Авиационные материалы и технологии. 2003. №1. С. 152–157.
4. Каблов Е.Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: сб. науч.-информ. матер. 3-е изд. М.: ВИАМ, 2015. 720 с.
5. Приоритетные направления развития технологий производства жаропрочных материалов для авиационного двигателестроения / Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Ломберг Б.С., Сидоров В.В. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2013. №3. С. 47–54.
6. Литейные жаропрочные никелевые сплавы для перспективных авиационных ГТД / Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Светлов И.Л., Демонис И.М. // Технология легких сплавов. 2007. №2. С. 6–16.
7. Исследование свойств сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления металлических порошков / Евгенов А.Г., Рогалев А.М., Неруш С.В., Мазалов И.С.// Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №2. Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 16.10.2017). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-2-2.
8. Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья полимеров, наполненных металлическими порошками / Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Оспенникова О.Г., Семенов Б.И. и др. // Известия вузов. Сер. Машиностроение. 2016. №9 (678). С. 62–80.
9. Влияние горячего изостатического прессования и термической обработки на свойства сплава ЭП648, синтезированного методом селективного лазерного сплавления / Евгенов А.Г., Рогалев А.М., Карачевцев Ф.Н., Мазалов И.С. // Технология машиностроения. 2015. №9. С. 11–16.
10. Ломберг Б.С., Моисеев С.А. Жаропрочные и деформируемые сплавы для современных и перспективных ГТД // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. №6. С. 2–5.
11. Жаростойкое покрытие для защиты высокопрочных сложнолегированных никелевых сплавов от высокотемпературной газовой коррозии /Солнцев С.Ст., Швагирева В.В., Исаева Н.В., Соловьева Г.А.// Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №6. Ст. 04. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 16.10.2017). DOI:10.18577/2307-6046-2014-0-6-4-4.
12. Технологические параметры получения деталей холодной штамповкой из листовых заготовок жаропрочных сплавов ВЖ159, ВЖ171 и высокопрочного сплава ВЖ172 / Ломберг Б.С., Капитаненко Д.В., Мазалов И.С., Бубнов М.В. // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2015. №8. С. 14–19.
13. Мазалов И.С., Евгенов А.Г., Прагер С.М. Перспективы применения жаропрочного структурно-стабильного сплава ВЖ159 для аддитивного производства высокотемпературных деталей ГТД // Авиационные материалы и технологии. 2016. №S1 (43). С. 3–7. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-S1-3-7.
14. Евгенов А.Г., Горбовец М.А., Прагер С.М. Структура и механические свойства жаропрочных сплавов ВЖ159 И ЭП648, полученных методом селективного лазерного сплавления // Авиационные материалы и технологии. 2016. №S1 (43). С. 8–15. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-S1-8-15.
15. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.