Научные основы технологии получения и обработки наноструктурированных металлов и сплавов

Ф.З. Утяшев1, Ш.Х. Мухтаров1, Р.Ю. Сухоруков2
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Степана Халтурина 39, Уфа, 450001, Россия
2Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Малый Харитоньевский переулок 4, Москва, 101990, Россия
Аннотация
Современные жаропрочные никелевые сплавы, применяемые в авиадвигателестроении, представляют собой наноструктурные материалы. Содержание в этих сплавах большого количества наноразмерных интерметаллидных частиц обусловливают их высокую прочность и жаропрочность, но создает большие трудности при обработке давлением. В статье рассматриваются различные методы формообразования осесимметричных деталей ротора газотурбинных двигателей (ГТД), таких как диски и валы из жаропрочных никелевых сплавов. Например, процесс раскатки диска осуществляют в условиях сверхпластичности за один переход с большим обжатием заготовок по толщине. Применение другой схемы позволяет раскатывать разнообразные валы, включая длинномерные и их комбинации с диском. Показано, что ротационный метод формообразования дисков - раскатка отличается высоким значением поворотной моды деформации. Метод раскатки обеспечивает большую деформационную проработку материала заготовки, вследствие которой получается однородная УМЗ структура, что важно для достижения высоких и изотропных механических свойств. Важным преимуществом раскатки является то, что накопление большой деформации в этом методе происходит за счет ротационной компоненты, которая не изменяет размеров заготовки. В зависимости от температуры эксплуатации сплавы с УМЗ структурой могут применяться непосредственно после формообразования или с дополнительной термообработкой. Так, при испытании на длительную прочность образец из высоколегированного сплава ЭП962 c УМЗ структурой при температуре 500°C и нагрузке 1050 МПа выдержал без разрушения свыше 3000 часов. Между тем, обычно такие испытания прекращают, если образец простоял 100 часов. При комнатной температуре этот сплав с УМЗ структурой показал высокую прочность до разрушения ‑ 1600 МПа. Другой жаропрочный сплав Inconel 718 в УМЗ состоянии демонстрирует прочность свыше 2000 МПа, а также высокую усталостную прочность.
Принята: 09 июня 2015
Просмотры: 176   Загрузки: 45
Ссылки
1.
O. A. Kaibyshev, F. Z. Utyashev. Superplasticity, grain structure refinement and processing of hard-to-deform alloys. M. Nauka. (2002) 438 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев, Ф. З. Утяшев. Сверхпластичность, измельчение структуры зерен и обработка труднодеформируемых сплавов. М. Наука, (2002) 438 с.]
2.
US Patent #35119503, 1967 [Патент США № 35119503, 1967.]
3.
F. Z. Utyashev, V. A. Valitov. Technology of ligth alloys. 2, 63—69 (1982). (in Russian) [Ф. З. Утяшев, В. А. Валитов. Технология легких сплавов. 2, 63—69 (1982).]
4.
V. L. Kolmogorov. Mechanic of metal forming. M. Metallurgija. (1986) 688 p. (in Russian) [В. Л. Колмогоров. Механика обработки металлов давлением. М. Металлургия (1986) 688 с.]
5.
F. Z. Utyashev, G. I. Raab. Deformation methods for obtaining and processing of ultrafine-grained and nanostructured materials. Ufa. Gilem. (2013) 376 p. (in Russian) [Ф. З. Утяшев, Г. И. Рааб. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов. Уфа. Гилем, НИК Башк. энцикл. (2013) 376 с.]
6.
F. Z. Utyashev, R. Yu. Sukhorukov, V. L. Afonin, R. R. Mulyukov, A. A. Nazarov. Problems of mechanical engineering and automation. 1, 109—116 (2012). (in Russian) [Ф. З. Утяшев, Р. Ю. Сухоруков, В. Л. Афонин, Р. Р. Мулюков, А. А. Назаров. Проблемы машиностроения и автоматизации. 1, 109—116 (2012).]
7.
O. A. Kaibyshev, F. Z. Utyashev. Superplasticity: Microstructural Refinement and Superplastic Roll Forming. ISTC Science and Technology series, V. 3. Virginia USA. Arlington. Futurepast. (2005) 386 p.
8.
Sh. Kh. Mukhtarov, M. I. Nagimov, A. G. Ermachenko. Letters on Materials. 2 (4), 257—261 (2012). (in Russian) [Ш. Х. Мухтаров, М. И. Нагимов, А. Г. Ермаченко. Письма о материалах. 2 (4), 257—261 (2012).]
Цитирования
1.
Афонин В.Л., Сухоруков Р.Ю., Раков Д.Л., Смоленцев А.Н., Шитов А.М., Кондратьев И.М., Морозов С.В., Гаврилина Л.В., Ибрагимов А.Р., Сидоров А.А., отчет о НИР (Российская академия наук) .