Научно-производственная ассоциация «Технопарк авиационных технологий», Уфа, Россия

И. В. Кандаров, директор, канд. техн. наук, эл. почта: tpat@tp-at.ru
В. М. Пиксаев, начальник отдела технологии литья, канд. техн. наук, эл. почта: vasiliypiksaev@mail.ru

Казанский (Приволжский) федеральный университет Республика Татарстан, Казань, Россия
Д. Л. Панкратов, зав. кафедрой машиностроения, докт. техн. наук, эл. почта: pankratovdl@gmail.com
В. Г. Шибаков, основной работник кафедры машиностроения, докт. техн. наук, эл. почта: vladshib50@gmail.com

Жаропрочные сплавы широко применяют в горячих секциях авиационных двигателей и наземных энергетических газовых турбин ввиду их прочности при повышенных температурах и высокой горячей коррозионной стойкости. Для повышения ресурса газовой турбины существуют различные технологические методы, одним из которых является воздействие на структуру и свойства. Приведены результаты использования комбинированной технологической системы для получения мелкозернистой структуры крупногабаритных лопаток (до 900 мм) из жаропрочного никелевого сплава IN792-5А. Показано, что наилучший результат будет достигнут при гармонизации технологических воздействий, приводящей к положительному синергетическому эффекту. Представлены результаты применения комплексной термической обработки, а также поверхностного модифицирования. Проведена работа по подбору технологических режимов для минимизации содержания γ'-фазы в теле литой заготовки. Изучаемым объектом являлась литая заготовка рабочей лопатки 4-й ступени. Исследования выполнены в целях разработки технологической системы изготовления крупногабаритных лопаток газотурбинных установок, потенциально способной обеспечить формирование регламентируемой заказчиком макро- и микроструктуры и требуемых служебных свойств; изучения технологической системы как объекта управления для обеспечения требований заказчика; определения рациональных параметров процессов в рамках исследуемой технологической системы. Для этого были решены следующие задачи: установление зависимости влияния технологических параметров литья на макроструктуру и исследование влияния применения модификатора на макроструктуру.

1. Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. — М. : Наука, 2006. — 632 с.
2. Гадалов В. Н., Скрипкина Ю. В., Гвоздев А. Е., Кутепов С. Н. и др. Основы повышения жаропрочности литейных сложно легированных сплавов на никелевой основе // Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. № 5. C. 583–593. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-583-593
3. Каблов Е. Н., Братухин А. Г., Шалин Р. Е. Литые монокристальные турбинные лопатки // Литейное производство. 1993. № 6. С. 3–6.
4. Мак-Мин М., Шуберт Ф. Механические свойства жаропрочных сплавов и эвтектик направленной кристаллизации // Металлургия. 1981. С. 212–237.
5. Иванов В. Н., Казеннов С. А., Курчман Б. С. и др. Литье по выплавляемым моделям / под общ. ред. Я. И. Шкленника, В. А. Озерова — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1984. — 408 с.

6. Jonsta Z., Jonsta P., Mazanec K. Microstructural material analysis of superalloy inconel 792-5a after high temperature exposition // Communications — Scientific Letters of the University of Zilina. 2009. Vol. 11, Iss. 1. P. 34–38.
7. ГОСТ 9391–80. Сплавы твердые спеченные. Методы определения пористости и микроструктуры. — Введ. 01.01.1983.
8. ГОСТ 7512–82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. — Введ. 01.01.1984.
9. Флек М. Б., Богуславский И. В., Угнич Е. А. Управление синергетическими эффектами — основной драйвер развития предприятия в современных условиях // Вестник Донского государственного технического университета. 2014. Т. 14, № 4. С. 203–209.
10. Shuo Ma, Xiaobin Yang, Liming Fu, Aidang Shan. Achieving high strength-ductility synergy in nickel aluminum bronze alloy via a quenching-aging-tempering heat treatment // Materials Letters. 2023. Vol. 333. 133661. DOI: 10.1016/j.matlet.2022.133661
11. Лысенко Н. А., Клочихин В. В., Темкин Д. А. Влияние модифицирования карбонитридом титана на структуру и свойства жаропрочного сплава ЖС3ДК-ВИ с пониженным содержанием углерода // Вестник двигателестроения. 2013. № 1. С. 109–115.
12. Семенченко И. В., Мирер Я. Г. Повышение надежности лопаток газотурбинных двигателей технологическими методами. — М. : Машиностроение, 1977. — 160 с.
13. Mengting Zhang, Xinghua Liang, Xiaofeng Zhang, Min Liu et al. Effects of heat treatment on microstructure and properties of inconel 625 alloy blades prepared by selective laser melting // International Journal of Electrochemical Science. 2022. Vol. 17, Iss. 1. 220112. DOI: 10.20964/2022.01.22
14. Epishin A., Fedelich B., Link T., Feldmann T. et al. Pore annihilation in a single-crystal nickel-base superalloy during hot isostatic pressing: Experiment and modelling // Materials Science and Engineering: A. 2013. Vol. 586. P. 342–349.
15. Морозова Г. И. Феномен γ'-фазы в жаропрочных никелевых сплавах // Доклады Академии наук. 1992. Т. 325, № 6. — 11 с.
16. Новиков И. И. Теория термической обработки металлов. — М. : Металлургия, 1978. — 392 с.
17. Кандаров И. В., Панкратов Д. Л., Пиксаев В. М., Кашапов Ф. Ф., Ишмуратов Ф. А. Получение мелкозернистой структуры крупногабаритных лопаток из жаропрочного никелевого сплава In792 // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2022. № 3. С. 64–70.