Способ термической обработки заготовок дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов на основе никеля


 


Владельцы патента RU 2506340:

Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, и может быть использовано при изготовлении заготовок дисков для газотурбинных двигателей. Способ термической обработки заготовок дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов на основе никеля включает старение заготовок с последующим охлаждением на воздухе. Затем осуществляют повторное старение в три стадии с нагревом на первой стадии до температуры на 250-270°C ниже температуры полного растворения γ'-фазы, а на второй и третьей стадиях до температур 750 и 700°C соответственно, при этом на каждой из трех стадий заготовки выдерживают от 2 до 17 ч и охлаждают на воздухе. Способ позволяет повысить показатели длительной прочности, а также стабилизировать механические свойства сплавов на основе никеля. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно жаропрочных сплавов на основе никеля, получаемых формованием гранул в изостатических условиях, и может быть использовано для термообработки заготовок дисков для газотурбинных двигателей с целью повышения их эксплуатационных характеристик.

В настоящее время известен способ термической обработки дисков из высокопрочных, сложнолегированных никелевых сплавов, взятый в качестве аналога и включающий нагрев до температуры старения, выдержку в течение 4-6 ч и охлаждение с печью, проведение перед старением термоциклической обработки с количеством циклов не менее 5 путем нагрева до температуры старения, выдержки при этой температуре в течение 0,5-1 ч и охлаждения со скоростью 150-180 град/мин (RU, авт. свид. № 2108406, C22F 1/10, 1998).

Недостатками этого способа являются сложность его использования в серийном производстве и направленность метода исключительно на повышение прочностных характеристик.

Наиболее близким к данному изобретению является известный способ термической обработки сплавов из легированных порошков на основе никеля, принимаемый за прототип и предусматривающий нагрев до температуры на 30-50°C выше температуры полного растворения γ'-фазы, выдержку при этой температуре, последующее охлаждение с печью до температуры на 20-40°C ниже температуры полного растворения γ'-фазы и дальнейшее ускоренное охлаждение на воздухе, с последующим проведением старения в течение 16-32 ч и охлаждением на воздухе (RU, авт. свид. № 2164262, C22F 1/10, 2001).

Недостатками этого способа являются нестабильность свойств заготовок, остаточное термическое напряжение как по объему заготовки, так и в зоне вырезки образцов.

Техническая задача данного изобретения заключается в повышении показателей механических свойств и длительной прочности сплавов на никелевой основе и их стабильности.

Данная задача решается за счет того, что осуществляют термическую обработку по методике прототипа с последующим охлаждением на воздухе до температуры 20-300°C. Затем производят повторное старение по следующему режиму:

- нагрев до температуры на 250-270°C ниже температуры полного растворения γ'-фазы, выдержка и последующие охлаждение;

- нагрев до температуры 750°C, выдержка и охлаждение на воздухе;

- нагрев до температуры 700°C, выдержка и охлаждение на воздухе.

Выдержку на каждой стадии производят от 2 до 17 ч с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры.

Нагрев до температуры на 250-270°C ниже температуры полного растворения γ'-фазы с последующим осуществлением остальных стадий процесса старения позволяет повысить длительную прочность сплавов и стабилизировать их механические свойства при комнатной температуре за счет повторного запуска физико-химических процессов (взаимодиффузия, образование и рост карбидов, выделение дисперсионной фазы) и протеканию релаксационных процессов в сплаве, приводящих к снижению остаточных напряжений.

При этом размеры γ'-фазы и зерна в образцах, прошедших предлагаемую термическую обработку, идентичны размерам после проведения термической обработки по прототипу, но вместе с тем границы зерен имеют более равномерное заполнение выделениями вторичных карбоборидных фаз, общее количество которых значительно превышает содержание их в образцах после термической обработки по прототипу.

Пример.

Производили термообработку сплава на основе никеля, содержащего, мас.%: хром - 9,0; кобальт - 15,7; молибден - 3,8; вольфрам - 5,6, алюминий - 5,1; титан - 1,8; ниобий - 2,6; гафний - 0,25; никель - основа, по следующим режимам:

1 Термообработка по режиму прототипа с последующим охлаждением на воздухе до температуры 20-300°C.

2 Термообработка по предлагаемому режиму:

- термообработка по режиму прототипа с последующим охлаждением на воздухе до температуры 20-300°C.

- загрузка в печь и нагрев до температуры 870°C, выдержка 2 ч, далее нагрев до 910°C, выдержка 3 ч и последующие охлаждение на воздухе, далее нагрев до 750°С, выдержка 8 ч и охлаждение на воздухе. Заключительный нагрев в печи до температуры 700°C, выдержка 17 ч и последующее охлаждение на воздухе.

В таблице приведены результаты испытаний механических свойств при комнатной температуре и длительной прочности при температуре 650°C на комбинированных образцах. Заготовка, обработанная по режимам прототипа, имела неудовлетворительные показатели длительной прочности, в то время как заготовка, подвергнутая термической обработке по предлагаемому режиму, имела высокие показатели по длительной прочности, сохранив высокий уровень показателей по другим параметрам.

Таким образом, способ предлагаемой термической обработки заготовок дисков из жаропрочных никелевых сплавов стабилизирует и повышает показатели их механических свойств и длительной прочности до требований нормативной документации.

Таблица 1
Предел прочности, кгс/мм2 Предел текучести, кгс/мм2 Относительное удлинение, % Относительн. сужение, % Ударная вязкость, кгсм/см2 Длительная прочность, ч Т=650°С, σ=102 кгс/мм2 Примечание
Кольцевой образец Массивная заготовка
Предлагаемый 148,9 104,1 26,4 24,0 7,8 ≥279 ≥196 -
Прототип 147,2 103,3 23,5 23,8 7,1 ≈64 - Некондиц. заготовка
Требования НД 145,0 102,0 15,0 15,0 4,0 100 - -

Способ термической обработки заготовок дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов на основе никеля, включающий старение заготовок с последующим охлаждением на воздухе, отличающийся тем, что после старения осуществляют повторное старение в три стадии с нагревом на первой стадии до температуры на 250-270°C ниже температуры полного растворения γ'-фазы, а на второй и третьей стадиях до температур 750 и 700°C соответственно, при этом на каждой из трех стадий заготовки выдерживают от 2 до 17 ч и охлаждают на воздухе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сверхпрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для изготовления деталей наземных или авиационных турбин.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке монокристаллов ферромагнитных сплавов Со35Ni35Аl30. Для повышения механических и функциональных свойств, создания материала с двойным эффектом памяти формы и высокотемпературной сверхэластичностью в способе получения нанокомпозита с двойным эффектом памяти формы на основе монокристалла ферромагнитного сплава Со35Ni35Аl30 первичный отжиг монокристалла проводят при температуре 1330-1340°С в течение 8,5 часов в атмосфере инертного газа.
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к обработке лент из аморфно-нанокристаллических сплавов, и может быть использовано, например, при изготовлении деталей в электронике и приборостроении.

Изобретение относится к области металлургии сплавов, а именно к термической обработке отливок из безуглеродистых жаропрочных никелевых сплавов с монокристаллической структурой, предназначенных преимущественно для производства литых турбинных лопаток авиационных, транспортных и промышленных газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к способу изготовления композитного материала из сплавов на основе никелида титана. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению изделий из жаропрочных гетерофазных деформируемых никелевых сплавов, работающих в интервале температур 20-1000°С и предназначенных для изготовления корпусов, кожухов, экранов и других листовых изделий.
Изобретение относится к металлургии, а именно к восстановительной термической обработке изделий из жаропрочных никелевых сплавов с равноосной структурой, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте рабочих и направляющих лопаток турбины.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в газотурбинных двигателях для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термообработке жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в производстве деталей газотурбинных двигателей (дисков, валов и др.), работающих в условиях жесткого циклического нагружения.

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.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке монокристаллов ферромагнитного сплава нового состава Fe-Ni-Co-Al-Ti, и может быть использовано для создания исполнительных механизмов, датчиков, актюаторов, демпфирующих элементов. Способ термической обработки монокристаллов ферромагнитного сплава Fe-Ni-Co-Al-Ti с эффектом памяти формы и сверхэластичностью, ориентированных вдоль [001] направления при деформации растяжением, включает гомогенизационный отжиг монокристаллов ферромагнитного сплава, содержащего, мас.%: Fe-42,8, Ni-30,7, Со-18,4, А1-5,8, Ti-2,3, в атмосфере инертного газа He при температуре 1250°C в течение 10 часов, нагрев и выдержку при температуре 1280°C в течение 1 ч с последующей закалкой в воду комнатной температуры и старение в атмосфере инертного газа He при температуре 600-700°C в течение 1-7 часов с последующим охлаждением в воде. Сплавы обладают эффектом памяти формы и сверхэластичностью. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к сплавам аккумуляторов водорода. Сплав Ni-B с дефектами структуры, который получен путем кристаллизации расплава Ni-B под воздействием импульсного электрического тока, предложено применять в качестве аккумулятора водорода. Обеспечивается образование большого количества дефектов структуры сплава, которые являются центрами насыщения сплава водородом, что позволяет использовать полученный аккумулятор водорода в производстве энергетических машин для транспорта.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению жаропрочных сплавов на основе никеля, обладающих высоким сопротивлением ползучести и растяжению. Способ изготовления заготовки детали из суперсплава на основе Ni, содержащего, по меньшей мере, 50 мас.% Ni и в сумме, по меньшей мере, 2,5 мас.% Nb и Ta, включает получение указанного суперсплава и осуществление термической обработки указанного суперсплава. Термическую обработку указанного суперсплава осуществляют в несколько стадий. Первую стадию осуществляют при температуре 900-1000°C в течение по меньшей мере 30 минут, а вторую стадию - при температуре 940-1020°C в течение от 5 до 90 минут, при этом разность температур между указанными двумя стадиями составляет по меньшей мере 20°C. Сплав на основе никеля обладает высокими значениями стойкости к ползучести и сопротивления растяжению. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл.

Группа изобретений относится к технике производства тонких прутков и проволоки, обладающих эффектом «памяти» формы и сверхупругостью из сплавов системы никель-титан с эффектом «памяти» формы, используемых в авиации, радиоэлектронике, медицине, космической технике, машиностроении и других областях техники. Способ получения прутка из сплава системы никель-титан с эффектом памяти формы заключается в том, что создают сплав с эффектом памяти формы, изготавливают из сплава прессованием или поперечно-винтовой прокаткой заготовку в виде прутка, нагревают ее и изготавливают из заготовки пруток ротационной ковкой в несколько стадий до нужного размера с промежуточным нагревом заготовки между стадиями ковки, причем нагрев заготовки перед ротационной ковкой и промежуточный нагрев осуществляют до температуры 300-500°C. Способ получения проволоки из сплава системы никель-титан с эффектом памяти формы характеризуется тем, что из полученного прутка изготавливают проволоку теплым или холодным волочением. Способ получения сплава системы никель-титан с эффектом «памяти» формы для дальнейшего получения прутка и проволоки заключается в том, что обкладывают стенки и дно тигля из высокопрочного графита никелевыми пластинами, закладывают остальную шихту внутрь тигля, расплавляют ее в вакуумной индукционной печи, выдерживают расплав, разливают его в вакууме в изложницы и охлаждают с получением слитков, после чего изготавливают электрод из полученных слитков или из прутков, полученных из этих слитков, осуществляют электронно-лучевой переплав материала электрода в вакууме не менее 5×10-3 мм рт.ст. и формируют слиток в медном кристаллизаторе. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, к коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля и может быть использовано для изготовления деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах. Жаропрочный сплав на основе никеля содержит, мас.%: углерод 0,05-0,09; хром 15,4-15,8; кобальт 10,0-10,4; вольфрам 5,0-5,3; молибден 1,6-1,8; титан 4,3-4,5; алюминий 3,0-3,2; бор 0,06-0,09; цирконий <0,015; гафний 0,2-0,3; кремний <0,1; железо <0,1; медь <0,05; сера <0,005; азот <20 ppm; кислород <15 ppm, церий <0,015; ниобий 0,1-0,2; иттрий <0,03; марганец <0,1; фосфор <0,005 и никель - остальное. Способ изготовления лопаток газотурбинных установок из жаропрочного сплава на основе никеля, характеризующийся тем, что проводят термическую обработку путем гомогенизирующего отжига и старения. Гомогенизирующий отжиг ведут в инертной атмосфере с нагревом со скоростью 5-10°C/мин до температуры 1060±10°C, выдержкой в течение 3-4 часов и охлаждением со скоростью 30-50°C/мин до температуры 600-700°С и далее до комнатной температуры. Старение проводят при температуре 850±10°C в течение 16 часов с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры. Повышаются прочность, пластичность и коррозионная стойкость сплава с равноосной структурой в сочетании с высокой структурной стабильностью на ресурс и пониженным уровнем газоусадочной пористости. 2 н.з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к дисперсионно-упрочненным жаропрочным сплавам на основе никеля и может быть использовано в качестве материала для трубчатой оболочки тепловыделяющего элемента реакторов на быстрых нейтронах. Дисперсионно-упрочненный жаропрочный сплав на основе Ni содержит, мас.%: 0,01 или менее C, 0,5 или менее Mn, 0,01 или менее P, 0,01 или менее S, 2,0-3,0 Si, 23-30 Cr, 7,0-14,0 W, 10-20 Fe и 40-60 Ni. Общее содержание C, N, О, P и S составляет 0,01 мас.% или менее. Диспергируется и выделяется силицид, а размер зерен матричного аустенита регулируется путем термомеханической обработки. Жаропрочный сплав обладает высокой стойкостью к облучению и коррозионной стойкостью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил., 4 табл.
Способ фиксации и лечения короно-радикулярных переломов многокорневых зубов относится к медицине, в частности к стоматологии, и может быть использовано для постоянной фиксации и лечения короно-радикулярных переломов многокорневых зубов. Предлагаемый способ является простым и высокоэффективным лечением короно-радикулярных переломов многокорневых зубов. Предлагаемый способ включает временную фиксацию отломков зуба бронзоалюминиевой лигатурой, препарирование кариозной полости, инструментальную и антисептическую обработку, формирование фиксаторных каналов для фиксаторной вкладки с последующей окончательной фиксацией отломков зуба посредством фиксаторной вкладки с двумя ножками и реставрацию коронковой части зуба, причем фиксаторные каналы для фиксаторной вкладки формируют в виде сквозных отверстий в отломках коронковой части зуба, в которых устанавливают фиксаторную вкладку в виде волнисто-изогнутого отрезка проволоки диаметром 1.5-2.0 мм из обладающего «памятью формы» никелида титана длиной 5-10 мм с ножками, образованными загнутыми концами под углом 90°-100° длиной 2-3 мм, причем фиксаторную вкладку перед закреплением в стенках отломков коронковой части зуба предварительно охлаждают посредством криораспылителя и, выпрямляя фиксаторную вкладку с ее ножками в одну прямую линию, вводят в просверленные отверстия до уровня загиба ножек. 2 пр.

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться для изготовления упругих подвесов чувствительных элементов динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ). Для повышения усталостной прочности упругого подвеса ДНГ получают заготовку подвеса в виде стакана, осуществляют её термообработку, механическую обработку, дисперсионное твердение при температуре 680-700°C в течение 3-4 часов, стабилизирующее старение при температуре 160-170°C в течение 6-8 часов и последующую электроэрозионную обработку заготовки для удаления материала в отверстиях крестовины с получением требуемой толщины крестовин, причем термообработку заготовки подвеса осуществляют путем термоциклической закалки с тремя циклами, при этом в каждом цикле проводят нагрев до температуры 900-920°C в течение 2 минут с последующим охлаждением в воде до 20°C. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к приборостроению и может использоваться для изготовления упругих подвесов чувствительных элементов динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ). Для повышения усталостной прочности упругого подвеса ДНГ получают заготовку подвеса в виде стакана, осуществляют термоциклическую обработку, механическую обработку заготовки с получением профиля в виде крестовины, дисперсионное твердение, стабилизирующее старение при температуре 160-170°C в течение 6-8 часов и последующую электроэрозионную обработку для удаления материала в отверстиях крестовины с получением толщины, обеспечивающей требуемую жесткость, при этом перед стабилизирующим старением проводят циклическое дисперсионное твердение, причем при первом цикле нагревают заготовку до температуры 745-755°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C, при втором цикле нагревают до температуры 695-705°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C и при третьем цикле нагревают до температуры 595-605°C с выдержкой в течение 15 минут и охлаждением в воде до температуры 20°C. 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения никелевой полосы из нескольких, по меньшей мере, по существу цельных катодных листов. Способ получения никелевой полосы из катодных листов характеризуется тем, что полосу получают горячей прокаткой по отдельности листов, которые соединяют в полосу, или горячей прокаткой полосы после соединения отдельных листов. Исходные катодные листы перед горячей прокаткой имеют следующее содержание: Ni≥99,94 вес. %, С<35 вес. ч./млн, S<5 вес. ч./млн, Mn<14 вес. ч./млн, Mg<11 вес. ч./млн, Al<7 вес. ч./млн, Ti<25 вес. ч./млн, Si<15 вес. ч./млн. Полученная полоса имеет однородную толщину, пластически деформируется без откалывания оксидного слоя. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх