Способ получения изделия из сплава типа вв751п с высокой прочностью и жаропрочностью


 


Владельцы патента RU 2453398:

Открытое Акционерное Общество "Всероссийский Институт Легких сплавов" (ОАО ВИЛС) (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях. Предложен способ получения изделия из жаропрочных никелевых сплавов типа ВВ751П, включающий горячее изостатическое прессование и термическую обработку с закалкой и старением. Горячее изостатическое прессование и закалку проводят в течение 2-6 часов при температуре на 5-20°C выше температуры сольвуса, скорость охлаждения при закалке поддерживают выше 25 град/мин и старение проводят в две стадии при температурах 780-800°C и 700-720°C. Технический результат - получение высоких характеристик прочности и жаропрочности при рабочих температурах, а также увеличение ресурса и надежности деталей, работающих в условиях жесткого нагружения. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности, к порошковой металлургии жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях.

Известны способы (патенты РФ №2371512 и №2285736) получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов с количеством γ'-фазы более 40%, основанных на многостадийной деформации слитка и последующей термической обработке при температуре ниже температуры полного растворения (сольвуса) γ'-фазы.

Общим недостатком этих способов является то, что из-за неоднородности слитка и проведения термической обработки ниже сольвуса изделия имеют низкий и неоднородный по сечению уровень всех механических свойств, особенно длительной прочности (жаропрочности).

Известен способ получения порошковых заготовок из высоколегированных жаропрочных никелевых сплавов. Способ заключается в том, что заготовку, полученную методом горячего изостатического прессования (ГИП) гранул, подвергают двухстадийной деформации с промежуточным отжигом и термической обработке ниже температуры сольвуса (патент РФ 2259902 - прототип).

Недостатком этого способа является то, что применение термической обработки при низкой температуре (ниже сольвуса) не позволяет реализовать возможности сплавов по получению высокого уровня жаропрочности и прочности, а также низкий коэффициент использования металла (КИМ) из-за многостадийности технологического процесса.

С целью устранения перечисленных недостатков предлагается способ получения изделия из сплава типа ВВ751П с высокой прочностью и жаропрочностью, включающий горячее изостатическое прессование гранул в однофазной области и термическую обработку с закалкой в однофазной области и двухступенчатым старением.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что ГИП и закалку проводят в однофазной области на 5-20°C выше температуры сольвуса, скорость охлаждения при закалке поддерживают выше 25 град/мин и старение проводят в две стадии при температурах 780-800°C и 700-720°C.

Технический результат - более высокие характеристики прочности и жаропрочности при рабочих температурах, и как следствие, увеличение ресурса и надежности деталей, работающих в условиях жесткого нагружения, а также существенное повышение КИМ.

Это достигается тем, что проведение ГИП и закалки в однофазной области при температуре на 5-20°C выше сольвуса обеспечивает формирование мелкого однородного рекристаллизованного зерна размером 20-35 мкм. А повышенные скорости охлаждения при закалке выше 25 град/мин и две ступени старения формируют равномерно распределенные частицы упрочняющей γ'-фазы оптимального для жаропрочности размера - 0,20-0,35 мкм и способствуют дополнительному выделению мелких упрочняющих частиц γ'-фазы размером 0,05-0,08 мкм, которые обеспечивают одновременно высокий уровень прочности. При этом минимальное количество технологических переделов обеспечивает существенное повышение КИМ. Все это увеличивает ресурс и надежность детали, работающей в условиях жесткого нагружения, и дает существенную экономию дорогостоящих стратегических материалов.

Предлагаемым способом из гранул жаропрочного никелевого сплава ВВ751П были изготовлены заготовки дисков газотурбинного двигателя.

Для осуществления изобретения капсулы с засыпанными гранулами сплава ВВ751П фракции -100 мкм подвергали в течение 2 часов горячему изостатическому прессованию при температуре 1180°C, что на 10°C выше сольвуса.

Далее обточенные заготовки подвергали термической обработке по режиму: закалка 1185°C, что на 15°C выше сольвуса, выдержка 4 часа, охлаждение со скоростью 40 град/мин и два старения при 780°C и 700°C в течение 16 часов.

По способу-прототипу также была изготовлена аналогичная заготовка диска из гранул сплава ВВ751П.

Результаты испытаний механических свойств заготовок, изготовленных предлагаемым способом и способом-прототипом при температуре 20°C и рабочей температуре 650°C, проведенных по стандартным методикам испытания, представлены в таблице 1.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает на заготовке диска при рабочей температуре 650°C получение жаропрочности на 7-10% выше по сравнению с прототипом при более высоком (на 3-5%) уровне прочности и сохранении высокой пластичности. Кроме того, при применении предлагаемого способа в 1,4-1,6 раз увеличивается коэффициент использования металла.

В результате этого применение предлагаемого способа для изготовления дисков, валов и других деталей газотурбинных двигателей позволит повысить их ресурс в 1,4 раза и снизить вес двигателя в 1,2 раза, а также сэкономить 16% дорогостоящих стратегических материалов.

Способ получения изделия из жаропрочных никелевых сплавов типа ВВ751П, включающий горячее изостатическое прессование и термическую обработку с закалкой и старением, отличающийся тем, что горячее изостатическое прессование и закалку проводят в течение 2-6 ч при температуре на 5-20°C выше температуры сольвуса, скорость охлаждения при закалке поддерживают выше 25 град/мин и старение проводят в две стадии при температурах 780-800°C и 700-720°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам горячего изостатического прессования (ГИП) деталей, выполненных из интерметаллидного сплава на основе никеля для изготовления деталей горячего тракта ГТД.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, подходящим для литья конструктивных элементов газовой турбины. .

Изобретение относится к области металлургии и термической обработки сплавов и может быть использовано в точном приборостроении и машиностроении. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения изделий типа газотурбинных дисков из жаропрочных порошковых никелевых сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления изделий типа дисков и валов газотурбинных двигателей из порошковых жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки тяжелонагруженных деталей газовых турбин из порошковых сплавов на основе никеля.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки заготовок типа дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных, порошковых никелевых сплавов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки жаропрочных сплавов на никелевой основе, в том числе изготовленных из гранул.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке сплавов на никелевой основе, и может быть использовано в авиадвигателестроении, машиностроении и других областях техники.

Газостат // 2436657
Изобретение относится к оборудованию для изостатической обработки материалов и наиболее эффективно может быть использовано для уплотнения гранул, помещенных в капсулы, отливок и диффузионной сварки деталей из алюминия, магния и латуни.

Газостат // 2434714
Изобретение относится к области создания промышленного оборудования для обработки крупногабаритных изделий из сплошных и дискретных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких до 2000°С температур и давлений до 500 МПа, создаваемых в газовой среде рабочей камеры газостата.

Изобретение относится к оборудованию для обработки материалов при комбинированном воздействии на них давления и температуры, создаваемых в системе газ-жидкость, и может быть использовано для компактирования порошковых материалов в эластичных оболочках при температуре до 200°С и давлении до 200 МПа.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения изделий типа газотурбинных дисков из жаропрочных порошковых никелевых сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления изделий типа дисков и валов газотурбинных двигателей из порошковых жаропрочных никелевых сплавов.

Газостат // 2430810
Изобретение относится к газостатическому оборудованию для обработки материалов при высоких давлениях и температурах. .

Газостат // 2429105
Изобретение относится к области создания оборудования для обработки изделий промышленного назначения из дискретных и сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких до 500 МПа давлений и температур до 2000°С.

Газостат // 2427449
Изобретение относится к области создания оборудования для обработки изделий промышленного назначения из дискретных и сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких до 500 МПа давлений и температур до 2000°С.

Газостат // 2427448
Изобретение относится к области порошковой металлургии, непосредственно к оборудованию для обработки дискретных или сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких до 500 МПа давлений и температур до 2000°С, создаваемых в газовой среде рабочей камеры газостата.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, непосредственно к оборудованию для обработки дискретных или сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких до 500 МПа давлений и температур до 2000°С, создаваемых в газовой среде рабочей камеры газостата.

Газостат // 2455111
Изобретение относится к области создания оборудования для обработки изделий из дискретных и сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких давлений и температур, создаваемых в газовой среде рабочей камеры газостата, а также к оборудованию для спекания заготовок в вакууме, и пропитки заготовок под давлением
Наверх