Комплексне модифікування жароміцного нікелевого сплаву дисперсними частками туготопких з’єднань

Abstract

UK: Мета роботи. За рахунок комплексного модифікування жароміцного сплаву модифікаторами різного механізму дії забезпечити підвищення характеристик пластичності та ударної в’язкості до рівня, котрий дозволить локалізувати можливе руйнування крупногабаритних лопаток турбіни низького тиску авіаційного двигуна в процесі експлуатації. Методи дослідження. Мікроструктурний аналіз та дослідження фазового складу проводили методами оптичної та сканувальної електронної металографії відповідно на оптичному та електронному мікроскопах. Отримані результати. Проведено дослідження по комплексному модифікуванню сплаву ЖС3ДК-ВІ ітрієм та ультрадисперсними частинками карбонітриду титану Ti(C, N) перемінного вмісту (від 0,025 % до 0,075 %), при заливанні розплаву у керамічну форму, перший робочий шар якої виконано із застосуванням алюмінату кобальту CoAl2O4. В структурі зразків дослідних варіантів, наряду із карбідами сферичної морфології, виявлено глобулярні карбіди, в місцях розташування котрих спостерігаються зони, що збагачені на ітрій, молібден та титан, та збіднені на хром. Результати дослідження дозоляють зробити припущення, що, ймовірно, високотемпературні первинні карбіди типу YC, слугують підложками для формування низькотемпературних модифікацій карбідів МС. В матеріалі, після введення у модифікований ітрієм розплав 0,050 % ультрадисперсних часток карбонітриду титану Ti(C, N), забезпечено високі рівні ударної в’язкості (70 Дж/cм2) та часу до високотемпературного руйнування ( 500 год). Наукова новизна. Одержано нові дані щодо фазового стану сплаву ЖС3ДК-ВІ після комплексного модифікування за схемою (Ti(C, N)+Y+CoAl2O4). Вивчено тонку будову жароміцного сплаву на основі нікелю, що традиційно використовується для отримання великогабаритних лопаток турбіни газотурбінного двигуна авіаційного призначення. Практична цінність. Одержані результати розширюють можливості використання жароміцного сплаву ЖС3ДК-ВІ для отримання виливків відповідального призначення. EN: Purpose. Due to the complex modification of nickel-based superalloy with modifiers of different mechanisms of action, it is possible to increase the characteristics of plasticity and impact strength to a level that will allow to localize the possible destruction of large-sized blades of a low-pressure turbine of an aircraft engine during operation cycle. Research methods. Microstructure analysis and phase content investigation was carried out with optical and scanning electronic metallography on optical and electronic microscope respectively. Results. A study was conducted on the complex modification of the ЖС3ДК-ВІ alloy with yttrium and particles of ultradispersed titanium carbonitrides Ti(C,N) with variable content (from 0.025 % to 0.075 %), when pouring the melt into a ceramic mould, the first working layer of which was made with cobalt aluminate CoAl2O4 addition. In the structure of samples of experimental variants, along with carbides of spherical morphology, globular carbides were found, in the locations of which, zones enriched in yttrium, molybdenum, and titanium, and depleted in chromium, were observed. The results allow to make an assumption that, probably, high-temperature primary carbides of the YC-type serve as substrates for the formation of low-temperature modifications of MC carbides. In the material, after addition 0.050% ultrafine particles of titanium carbonitrides Ti(C,N) into the yttrium-modified melt, high levels of impact toughness (~70 J/cm2) and rupture life (> 500 h) are provided. Scientific novelty. New data were obtained regarding the phase state of the ЖС3ДК-ВІ alloy after complex modification according to the scheme (Ti(C,N)+Y+CoAl2O4). The fine structure of a nickel-based superalloy, which is traditionally used for large-sized turbine blades production of a gas turbine engine for aviation purposes, has been studied. Practical value. The obtained results expand the possibilities of using heat-resistant ЖС3ДК-ВІ alloy for responsible castings production.