×
29.03.2019
219.016.f1e8

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМОГО ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, а именно к получению изделий из жаропрочных деформируемых никелевых сплавов, работающих при температурах выше 600°С, в частности дисков ГТД. Для снижения напряжения течения металла при деформации заготовок и повышения выхода годного предложен способ получения изделия из деформируемого жаропрочного никелевого сплава, включающий вакуумно-индукционную выплавку, получение заготовки под деформацию, гомогенизирующий отжиг, предварительную деформацию, окончательную деформацию с получением изделия. Гомогенизирующий отжиг проводят в четыре ступени, нагрев под предварительную деформацию проводят в две ступени, нагрев под окончательную деформацию осуществляют в две ступени. Изделия, полученные предлагаемым способом, имеют повышенный ресурс и надежность и могут быть использованы в перспективных газотурбинных двигателях. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению изделий из жаропрочных деформируемых никелевых сплавов, работающих при температурах выше 600°С, в частности дисков ГТД.

В настоящее время известны способы производства изделий из жаропрочных никелевых сплавов, позволяющие добиться высокого уровня их свойств и надежности. Для дисков ГТД используют технологии с применением слитка или компактированной заготовки, полученной гранульной металлургией, включающие:

- производство слитков вакуумно-индукционной выплавкой;

- плазменную плавку и центробежное распыление заготовок на гранулы;

- рассев гранул по крупности;

- сепарацию их от инородных частиц;

- дегазацию гранул и герметизацию в капсулах;

- горячее изостатическое прессование;

- термическую обработку изделия (Г.Гарибов, А.Казберович "ВИЛС: технологии XXI века", АВИА панорама, 2001, №5-6, с.38-39).

Для получения дисков из никелевых жаропрочных сплавов широко применяют способы, в которых для деформации используется слиток вакуумной индукционной выплавки с последующим вакуумным дуговым переплавом (ВИ + ВДП). Для того, чтобы получить заготовку с равномерным рекристаллизованным зерном, обладающую повышенной пластичностью, слиток многократно деформируют, уменьшая его поперечные размеры прессованием (экструзией) или ротационной ковкой. Далее проводят многократную деформацию теперь уже для увеличения диаметра (ЕР 0248757, США 5120373, 5693159).

Недостатками известных способов являются необходимость применения крупногабаритного и энергоемкого оборудования для выплавки слитков большого диаметра и их деформации. При производстве дисков большого размера использование предварительно прессованной заготовки затруднено в связи с ее малым диаметром по отношению к размерам и массе окончательного продукта, что приводит к необходимости применения дополнительных операций подпрессовки.

Известен способ изготовления дисков из высоколегированных жаропрочных никелевых сплавов, который включает:

- вакуумно-индукционную выплавку;

- получение слитка диаметром 320 мм под деформацию вакуумным дуговым переплавом;

- гомогенизирующий отжиг слитка при температуре на 20÷30°С выше полного растворения γ'-фазы (Тпрγ') в течение 4÷8 часов, с охлаждением с печью до температуры максимальной коагуляции γ'-фазы, далее на воздухе;

- предварительную деформацию слитка прессованием на пруток со степенью 65÷75% при температуре на 40÷60°С ниже Тпрγ' с последующей подпрессовкой мерных заготовок в закрытом контейнере со степенью 35-50% при температуре на 60÷80°С ниже Тпрγ';

- окончательную деформацию с совмещением операции осадки и штамповки при температуре на 40÷60°С ниже Тпрγ' со степенью 75÷85%;

- термическую обработку, состоящую из предварительного отжига при температуре на 100÷130°С ниже Тпрγ', обработки на твердый раствор при температуре Тпрγ'±10°С с регламентированным охлаждением и последующего старения (а.с. СССР №1637360).

Недостатками способа являются невозможность обеспечения требуемой однородности и высокого уровня свойств изделия, низкий коэффициент использования металла и высокая трудоемкость получения изделий.

Наиболее близким к предлагаемому способу, взятым за прототип, является способ получения изделия из деформируемого жаропрочного никелевого сплава, который включает:

- вакуумно-индукционную выплавку;

- получение мерной литой заготовки под деформацию в керамической форме постоянного сечения направленной кристаллизацией с градиентом температуры на фронте затвердевания 20÷200°С/см;

- гомогенизирующий отжиг в интервале температур Тпр γ'-10°C÷Tsol с последующим охлаждением до 900÷1000°С со скоростью не более 55°С/час;

- предварительную деформацию осадкой в изотермических условиях за 2 и более раза в интервале температур Тпрγ'-80°С÷Tпрγ'+10°C, с суммарной степенью деформации не менее 55% и промежуточным отжигом в этом же интервале температур;

- окончательную деформацию в изотермических условиях в интервале температур Тпрγ'-20÷100°С;

- термическую обработку, состоящую из предварительного отжига в интервале температур 900±1100°С, обработки на твердый раствор с регламентированным охлаждением и старения в интервале температур 650÷1050°С (патент РФ №2215059).

Недостатками прототипа являются высокое напряжение течения металла при деформации и недостаточно высокий выход годного.

Технической задачей изобретения является создание способа получения изделия из деформируемого жаропрочного никелевого сплава, обеспечивающего снижение напряжения течения металла при деформации заготовок и повышение выхода годного.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ получения изделия из деформируемого жаропрочного никелевого сплава, включающий вакуумно-индукционную выплавку, получение заготовки под деформацию, гомогенизирующий отжиг, предварительную деформацию, окончательную деформацию с получением изделия, в котором гомогенизирующий отжиг проводят в четыре ступени: I-я ступень - нагрев при температуре Тпрγ'-(500-÷600)°С с выдержкой не менее 2 часов, II-я ступень - нагрев со скоростью не более 60°С/час до температуры Тпрγ'-(5÷10)°С, с выдержкой не менее 2 часов, III-я ступень - нагрев до температуры Тпрγ'+(20÷30)°С, с выдержкой не менее 3 часов, IV-я ступень - охлаждение со скоростью не более 30°С/час до температуры Тпрγ' с выдержкой не менее 3 часов, нагрев под предварительную деформацию проводят в две ступени: I-я ступень - нагрев до температуры Тпрγ'-(225÷245)°С с выдержкой не менее 3 часов, II-я ступень - нагрев до температуры Тпрγ' со скоростью не более 60°С/час, с выдержкой не менее 4 часов, предварительную деформацию проводят с суммарной степенью деформации 25÷30%, нагрев под окончательную деформацию осуществляют в две ступени: I-я ступень - нагрев до температуры Тпрγ'-(225÷245)°С с выдержкой не менее 2 часов, II-я ступень - нагрев до температуры Тпрγ' со скоростью не более 60°С /час, с выдержкой не менее 2 часов, окончательную деформацию проводят с суммарной степенью деформации 30÷50%, где Тпрγ' - температура полного растворения γ'-фазы.

Авторами установлено, что введение ступенчатого гомогенизирующего отжига, предварительной и окончательной деформации с заявленными режимами обеспечивает понижение напряжения течения и повышение выхода годного.

Примеры осуществления предлагаемого способа

Слиток сплава ЭК151, содержащий 43-45% γ'-фазы с температурой ее полного растворения 1140°С (Тпрγ'), получали вакуумно-индукционной выплавкой с последующим вакуумно-дуговым переплавом, подвергали четырехступенчатому гомогенизирующему отжигу: нагрев при 1140-500=640°С, выдержка 3 часа (скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи), нагрев со скоростью 40°С/час до 1140-5=1135°С, выдержка 2 часа, нагрев до 1140+20=1160°С, выдержка 4 часа, скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи, охлаждение со скоростью 30°С/час до 1140°С, выдержка 5 часов. После проведения гомогенизирующего отжига проводили предварительную деформацию при температуре 1140°С с суммарной степенью деформации 25%, нагрев под предварительную деформацию проводили в две ступени: I-ая ступень - нагрев до 1140-225=915°С, выдержка 5 часов, скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи, II-я ступень - нагрев со скоростью 40°С/час до 1140°С, выдержка 4 часа. Окончательную деформацию проводили с нагревом в две ступени: I-ая ступень - нагрев до 1140-225=915°С, выдержка 4 часа, скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи, II-я ступень - нагрев со скоростью 40°С/час до 1140°С, выдержка 2 часа. Суммарная степень окончательной деформации 50%. Примеры 2 и 3 аналогичны вышеизложенному, параметры способа приведены в таблице 1.

Слиток сплава ЭК79, содержащий 43-45% γ'-фазы с температурой ее полного растворения 1130°С (Тпрγ'), получали вакуумно-индукционной выплавкой с последующим вакуумно-дуговым переплавом, подвергали четырехступенчатому гомогенизирующему отжигу: нагрев при 630°С, выдержка 3 часа, скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи, нагрев со скоростью 40°С/час до 1125°С, выдержка 2 часа, нагрев до 1150°С, выдержка 4 часа, скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи, охлаждение со скоростью 30°С/час до 1130°С, выдержка 5 часов. После проведения гомогенизирующего отжига проводят предварительную деформацию при температуре 1130°С с суммарной степенью 25%, нагрев под предварительную деформацию осуществляли в две ступени: I-я ступень - нагрев до 905°С, выдержка 5 часов, скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи, II-я ступень - нагрев со скоростью 40°С/час до 1130°С, выдержка 4 часа. Нагрев под окончательную деформацию осуществляют в две ступени: I-я ступень - нагрев до 905°С, выдержка 4 часа, скорость нагрева ограничивается техническими возможностями печи, II-я ступень - нагрев со скоростью 40°С/час до 1130°С, выдержка 2 часа. Суммарная степень окончательной деформации 50%. Примеры 2 и 3 аналогичны вышеизложенному примеру 1, параметры способа приведены в таблице 2.

Предлагаемый способ получения изделия из деформируемого жаропрочного никелевого сплава позволяет повысить выход годного на 11÷15% от слитка с понижением на 42÷45% напряжения течения.

Изделия, полученные предлагаемым способом, имеют повышенный ресурс и надежность и могут быть использованы в перспективных газотурбинных двигателях. Способ обеспечивает возможность получения крупногабаритных изделий горячего тракта ГТД из больших слитков, предотвращает оплавление слитка в процессе непрерывного нагрева на температуру гомогенизации и уменьшает энергетические затраты за счет снижения усилия прессования, определяемого более низким напряжением течения металла при деформации.

Способ получения изделия из деформируемого жаропрочного никелевого сплава, включающий вакуумно-индукционную выплавку, получение заготовки под деформацию, гомогенизирующий отжиг, предварительную деформацию, окончательную деформацию с получением изделия, отличающийся тем, что гомогенизирующий отжиг проводят в четыре ступени: I ступень - нагрев при температуре Тпрγ'-(500÷600)°С с выдержкой не менее 2 ч, II ступень - нагрев со скоростью не более 60°С/ч до температуры Тпрγ'-(5÷10)°С с выдержкой не менее 2 ч, III ступень - нагрев до температуры Тпрγ'+(20÷30)°С с выдержкой не менее 3 ч, IV ступень - охлаждение со скоростью не более 30°С/ч до температуры Тпрγ' с выдержкой не менее 3 ч, нагрев под предварительную деформацию проводят в две ступени: I ступень - нагрев до температуры Тпрγ'-(225÷245)°С с выдержкой не менее 3 ч, II ступень - нагрев до температуры Тпрγ' со скоростью не более 60°С/ч с выдержкой не менее 4 ч, предварительную деформацию проводят с суммарной степенью деформации 25÷30%, нагрев под окончательную деформацию осуществляют в две ступени: I ступень - нагрев до температуры Тпрγ'-(225÷245)°С, выдержка не менее 2 ч, II ступень - нагрев до температуры Тпрγ' со скоростью не более 60°С/ч, выдержка не менее 2 ч, окончательную деформацию проводят с суммарной степенью деформации 30÷50%, где Тпрγ' - температура полного растворения γ' -фазы.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 360 items.
10.01.2013
№216.012.199b

Система включения фрикционной муфты зубчатого редуктора

Изобретение относится к области редукторостроения, а именно к системам включения фрикционных муфт зубчатого редуктора. Система включения фрикционной муфты содержит фрикционную муфту с гидравлическим управлением для соединения валов зубчатого редуктора, масляный картер, шестеренные насос смазки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472047
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7d

Состав для получения защитного покрытия на стальных деталях

Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480534
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6531

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491542
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.670a

Способ получения монокристаллических изделий из никелевых жаропрочных сплавов с заданной кристаллографической ориентацией

Изобретение относится к металлургии. Способ включает отливку монокристаллической заготовки произвольной кристаллографической ориентации, ее травление на макроструктуру, определение ориентации заготовки как угла между ее геометрической осью и плоскостью выбранной кристаллографической ориентации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492025
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670b

Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок. Устройство содержит вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492026
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670d

Способ получения металлического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению мелкодисперсных металлических порошков заданного гранулометрического состава. Может использоваться для соединения, ремонта и изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей внутреннего сгорания, применяемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492028
Дата охранного документа: 10.09.2013
Showing 1-10 of 321 items.
10.01.2013
№216.012.18ce

Клеевая композиция

Изобретение относится к клеевой композиции для крепления резин на основе полярных и неполярных каучуков между собой и к металлам в изделиях авиационной, автомобильной промышленности и судостроения. Клеевая композиция включает бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидный олигомер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471842
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18fb

Способ нанесения покрытия для защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения жаростойких хромоалюминидных покрытий, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении. Проводят насыщение поверхности внутренней полости лопатки углеродом путем заполнения внутренней полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471887
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.5951

Способ изготовления полых изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к области технологии формования конструкций из полимерных композиционных материалов, предназначенных для изготовления быстровозводимых арочных мостов, при сооружении тоннелей, ангаров и других строительных конструкций. Согласно способу заполняют газом надувную внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488486
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.670b

Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок. Устройство содержит вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492026
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670d

Способ получения металлического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению мелкодисперсных металлических порошков заданного гранулометрического состава. Может использоваться для соединения, ремонта и изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей внутреннего сгорания, применяемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492028
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e9a

Способ получения высокоармированного композиционного материала al-sic и изделие, полученное на его основе

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов для теплоотводящих оснований полупроводниковых приборов, в частности, композиционного материала Al-SiC, имеющего металлическое покрытие, и изделиям, полученным с использованием этих материалов. Способ включает пропитку порошка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493965
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.12.2013
№216.012.9015

Способ изготовления бескремнеземной керамической формы для литья по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья из жаропрочных сплавов преимущественно на основе никеля, кобальта и ниобия лопаток газотурбинных двигателей и газотурбинных установок. На модельный блок наносят по крайней мере два слоя огнеупорной суспензии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502578
Дата охранного документа: 27.12.2013
+ добавить свой РИД