Результат интеллектуальной деятельности: ПОРОШКОВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в газотурбинных двигателях для изготовления тяжело нагруженных деталей, работающих при повышенных температурах.

Известен жаропрочный никелевый сплав, предназначенный для деталей газовых турбин, состава (в мас.%):

(патент РФ 2257420, C22C 19/05, 2004 год).

Недостатками этого сплава являются низкие характеристики конструкционной прочности и чувствительность сплава к надрезу при рабочих температурах, что существенно снижает его ресурс и увеличивает частоту ремонтов двигателя.

Известен жаропрочный сплав на основе никеля, состава (в мас.%):

(патент РФ 2294393, C22C 19/05, 2005 год) - прототип.

Недостатками этого сплава являются низкие характеристики длительной прочности (σ₁₀₀ ^620°C) и чувствительность к надрезу (σ^надр ₁₀₀/σ^гл ₁₀₀<1,0), что значительно снижает его ресурс, а также высокая скорость распространения усталостной трещины (СРТУ) при рабочих температурах, что существенно увеличивает частоту ремонтов двигателя.

Предлагается порошковый жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий компоненты в следующем соотношении (в мас.%):

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит ванадий, церий, лантан и скандий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Технический результат - повышение длительной прочности, уменьшение чувствительности к надрезу и, как следствие, повышение ресурса, а также снижение скорости распространения усталостной трещины при рабочих температурах и, как следствие, увеличение времени между ремонтами двигателя.

Это достигается за счет того, что предлагаемая композиция обеспечивает устранение в структуре наследственных границ гранул и значительное упрочнение границ зерен, что позволяет повысить длительную прочность как на гладких образцах, так и, еще более существенно, на образцах с надрезом, то есть обеспечить нечувствительность к надрезу (σ^надр ₁₀₀/σ^гл ₁₀₀>1), а также снизить скорость распространения усталостной трещины.

Пример

Методом порошковой металлургии был изготовлен и опробован сплав предлагаемого состава, мас.%:

Также был получен сплав по составу - прототипу.

Механические свойства при рабочей температуре 620°С предлагаемого сплава и сплава-прототипа определены по стандартным методикам испытания и представлены в таблице.

Таким образом, сплав предлагаемого состава позволяет при рабочей температуре повысить предел длительной прочности на 8-12% на гладких образцах и на 22-25% на образцах с надрезом, тем самым, обеспечить нечувствительность к надрезу σ^гл _100/σ^надр ₁₀₀≥1,1, а также снизить скорость распространения усталостной трещины в 1,6-1,8 раза. При этом предел прочности и предел текучести у сплава предлагаемого состава имеет более высокий уровень, чем у прототипа.

В результате этого применение предлагаемого сплава для изготовления валов, дисков и других деталей газотурбинных двигателей позволит повысить их ресурс в 1,3-1,5 раза и увеличить время между ремонтами двигателя в 1,4-1,6 раза.