Исследование возможности изготовления заготовок дисков из гранул жаропрочных никелевых сплавов с переменной структурой и функционально-градиентными свойствами

До настоящего времени на заготовках дисков ГТД, изготовленных по традиционным технологиям получали однородную структуру и уровень механических свойств по сечению, стремясь обеспечить максимально возможные значения длительной и кратковременной прочности.

Until now, on workpieces GTE disks made using traditional methods, a uniform structure and the mechanical properties across the section, seeking to ensure the maximum possible values of long and short-term strength.

ris_18-4

До настоящего времени на заготовках дисков ГТД, изготовленных по традиционным технологиям получали однородную структуру и уровень механических свойств по сечению, стремясь обеспечить максимально возможные значения длительной и кратковременной прочности.

Анализ работы дисков турбины высокого давления ГТД показывает, что в процессе эксплуатации формируется существенный градиент температур и напряжений по сечению — максимальные температуры на ободе, максимальные напряжения в ступице. Следовательно, для обеспечения наиболее эффективной работы диска в составе ГТД его ободная часть должна обладать высокой жаропрочностью, а ступичная часть — высокой прочностью и сопротивлением малоцикловой усталости.

Несмотря на то, что новые перспективные дисковые жаропрочные никелевые сплавы обладают рядом преимуществ по механическим характеристикам по сравнению с существующими, постоянная потребность в высокой прочности ступицы диска, а также в высоком пределе ползучести обода требуют, помимо оптимизации химического состава сплавов, применения инновационных методов формирования структуры и характеристик по сечению диска.

Анализ современных зарубежных периодических изданий подтверждает актуальность данного вопроса. Имеется масса публикаций, описывающих различные технологические приёмы формирования переменной структуры в дисках, обеспечивающих различные свойства на ободе и ступице.

В настоящее время в ОАО «ВИЛС» активно ведётся работа по исследованию возможности изготовления заготовок дисков с регламентированной переменной структурой по сечению. Одной из приоритетных схем изготовления такого диска является метод горячего изостатического прессования гранул из жаропрочных никелевых сплавов различной крупности, позволяющий получить различие в размере зерна и механических характеристиках ободной и ступичной части диска.

Результаты проведённой работы показали возможность изготовления заготовок дисков с переменной регламентированной структурой и функционально-градиентными свойствами на ободе и ступице. Показано существенное различие структурных и механических характеристик в крупнозернистой и мелкозернистой части заготовки, в частности, размер зерна отличается в два раза, значение предела прочности в ступичной части в среднем на 100 МПа выше, чем в ободной.

 

Егоров Д.А., Романов А.В., Волков А.М., Чудинов А.А.
ОАО «ВИЛС», Россия



Комментарии (0)