×
19.06.2019
219.017.89d7

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СЛОЖНОЛЕГИРОВАННЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в газотурбинных двигателях для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Предложен способ получения изделия из сложнолегированных никелевых сплавов. Способ включает горячее изостатическое прессование и термическую обработку путем закалки и последующего старения. Горячее изостатическое прессование и закалку проводят в течение 2-8 часов при температуре на 2-20°С выше температуры сольвуса, скорость охлаждения при закалке поддерживают выше 20°С/мин и старение проводят в две стадии при температурах 850-890°С и 740-780°С. Повышается ресурс и надежность изделий, работающих в условиях жесткого нагружения за счет более высоких характеристик сопротивления ползучести, жаропрочности и трещиностойкости при рабочих температурах. 1 табл.

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

Известны способы (патенты РФ №2371512 и №2285736) получения изделий из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов с количеством γ'-фазы более 40%, основанных на многостадийных операциях отжига и деформации слитка и последующей термической обработке при температуре ниже температуры полного растворения γ'- фазы (сольвуса).

Общим недостатком этих способов является то, что из-за неоднородности слитка и проведения термической обработки ниже сольвуса изделия имеют низкий и неоднородный по сечению уровень всех механических свойств, особенно длительной прочности (жаропрочности).

Известен способ получения порошковых заготовок из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов. Способ заключается в том, что заготовку получают методом горячего изостатического прессования (ГИП) гранул и термической обработки путем закалки и последующего старения (патент WO 9100159 - прототип).

Недостатком этого способа является то, что проведение компактирования при высокой температуре выше солидуса сплава приводит к существенному росту зерна и формированию остаточной литой структуры и в результате этого к значительному снижению предела прочности, сопротивления ползучести, жаропрочности и трещиностойкости.

С целью устранения перечисленных недостатков предлагается способ получения изделия из сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов, включающий горячее изостатическое прессование гранул в однофазной области и термическую обработку с закалкой в однофазной области и двухступенчатым старением.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что ГИП и закалку проводят в течение 2-8 часов в однофазной области на 2-20°С выше температуры сольвуса, скорость охлаждения при закалке поддерживают выше 20°С /мин и старение проводят в две стадии при температурах 850-890°С и 740-780°С.

Технический результат - более высокие значения предела прочности, сопротивления ползучести, жаропрочности и трещиностойкости при рабочих температурах и, как следствие, повышение рабочей температуры и увеличение ресурса и надежности деталей, работающих в условиях жесткого нагружения,

Это достигается тем, что полное растворение частиц γ'-фазы при проведении ГИП и закалки в однофазной области в течение 2-8 часов при температуре на 2-20°С выше сольвуса позволяет устранить остатки литой структуры и сформировать в сплавах с большим количеством фазы однородное рекристаллизованное зерно размером 30-50 мкм. А скорости охлаждения при закалке выше 20°С/мин и две ступени старения формируют равномерно распределенные частицы упрочняющей γ'-фазы размером 0,2-0,4 мкм и вторичные карбидные выделения по границам зёрен. Сочетание таких структурных характеристик обеспечивает получение высоких характеристик предела прочности, сопротивления ползучести, жаропрочности и трещиностойкости. Все это увеличивает ресурс и надежность детали, позволяет повысить рабочую температуру турбины и тем самым повысить ее КПД.

Предлагаемым способом из гранул двух сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов ВВ750П и сплава химического состава в соответствии с пат. РФ 2410457 (ВВ753П) были изготовлены заготовки дисков газотурбинного двигателя.

Для осуществления изобретения капсулы с засыпанными гранулами фракции -100 мкм подвергали в течение 4 часов горячему изостатическому прессованию при температуре 1210°С, что на 5°С выше сольвуса.

Далее обточенные заготовки подвергали термической обработке по режиму: закалка 1215°С, что на 10°С выше сольвуса, выдержка 8 часов, охлаждение со скоростью 30 град/мин и два старения при 870°С и 760°С в течение 16 часов.

По способу-прототипу также были изготовлены аналогичные заготовки дисков из гранул сплава ВВ750П и ВВ753П (пат. РФ 2410457).

Результаты испытаний механических свойств заготовок, изготовленных предлагаемым способом и способом-прототипом при температуре 750°С, проведенных по стандартным методикам испытания, представлены в таблице 1.

Таблица 1
Сплав Способ Механические свойства при 750°С
Предел прочности, σВ Длительная прочность на базе 100 ч, (жаропрочность), σ100 Предел ползучести, σ0,2/100 Скорость распространения усталостной трещины (СРТУ) при ΔК=31 МПа·м1/2
МПа м/цикл
ВВ750П предлагаемый 1260 750 580 3,3·10-7
прототип 1125 685 510 9,1·10-7
ВВ753П предлагаемый 1340 780 690 4·10-7
прототип 1190 700 600 8,7·10-7

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает на заготовках дисков из сложнолегированных сплавов при рабочей температуре 750°С получение предела прочности на 10-13%, а жаропрочности на 9-12% выше по сравнению с прототипом при более низкой в 2-3 раза скорости распространения усталостной трещины. Кроме того, при применении предлагаемого способа на 14-16% увеличивается предел ползучести сплавов.

В результате этого применение предлагаемого способа для изготовления дисков, валов и других деталей газотурбинных двигателей позволит повысить ресурс в 1,3-1,5 раза и рабочую температуру более чем на 50°С, что обеспечит более высокий кпд турбины.

Способ получения изделий из сложнолегированных никелевых сплавов, включающий горячее изостатическое прессование и термическую обработку путем закалки и последующего старения, отличающийся тем, что горячее изостатическое прессование и закалку проводят в течение 2-8 ч при температуре на 2-20°С выше температуры сольвуса, скорость охлаждения при закалке поддерживают выше 20°С/мин и старение проводят в две стадии при температурах 850-890°С и 740-780°С.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
10.12.2013
№216.012.8948

Сплав на основе алюминида титана

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в качестве конструкционного материала для изделий авиационной и космической промышленности. Сплав на основе алюминида титана содержит, мас.%: ниобий 44,0-47,0, алюминий 8,0-12,0, тантал 0,02-0,5, кремний 0,04-0,3, медь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500826
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.05.2014
№216.012.c54c

Способ получения изделий из сложнолегированных порошковых жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов. Может использоваться в газотурбинных двигателях (ГТД) для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Гранулы крупностью менее 100 мкм получают методом плазменной плавки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516267
Дата охранного документа: 20.05.2014
29.03.2019
№219.016.f3b4

Порошковый жаропрочный никелевый сплав

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к жаропрочным никелевым сплавам. Может использоваться в газотурбинных двигателях для изготовления тяжело нагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Порошковый жаропрочный никелевый сплав содержит, мас.%: углерод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002368683
Дата охранного документа: 27.09.2009
18.05.2019
№219.017.56b9

Способ получения прутков из титановых сплавов (варианты)

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при получении прутков из титановых сплавов, предназначенных, например, для изготовления из них крепежных деталей. Полученную из слитка заготовку подвергают горячей прокатке на пруток. Осуществляют травление прутка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002311248
Дата охранного документа: 27.11.2007
29.05.2019
№219.017.6823

Способ получения изделия из сплава типа вв751п с высокой прочностью и жаропрочностью

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях. Предложен способ получения изделия из жаропрочных никелевых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002453398
Дата охранного документа: 20.06.2012
Показаны записи 1-10 из 20.
20.03.2013
№216.012.2f66

Способ вакуумной термической дегазации гранул жаропрочных сплавов в подвижном слое

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу термической дегазации гранул жаропрочных сплавов и подготовке их к компактированию. Камеру дегазации вакуумируют до давления не более 1·10 мм рт.ст. и осуществляют дозированную подачу гранул на наклонную поверхность, нагретую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477669
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f67

Способ изготовления изделий из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству изделий из гранулируемых жаропрочных никелевых сплавов горячим изостатическим прессованием. Гранулами заполняют капсулу и проводят горячее изостатическое прессование с получением заготовки в оболочке. Оболочку удаляют по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477670
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.06.2013
№216.012.474f

Способ получения деталей газотурбинных двигателей с длительным ресурсом эксплуатации из порошковых никелевых сплавов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению изделий из жаропрочных никелевых сплавов. Может использоваться при изготовлении критических компонентов, таких как диски и валы, работающих при повышенных температурах в газотурбинных двигателях с длительным ресурсом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483835
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.08.2013
№216.012.63a5

Способ изготовления тонкостенных труб из высокопрочных алюминиевых сплавов системы al-zn-mg-cu, легированных скандием и цирконием

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства труб из высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, легированных скандием и цирконием. Способ изготовления тонкостенных труб из высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, легированных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491146
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.04.2014
№216.012.be97

Способ изготовления осесимметричных штампованных заготовок типа стаканов и чаш из высокопрочного алюминиевого сплава системы al-zn-mg-cu, легированного скандием и цирконием

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении осесимметричных штампованных заготовок типа стаканов и чаш из высокопрочного алюминиевого сплава системы Al-Zn-Mg-Cu, легированного скандием и цирконием. Нагретую литую цилиндрическую заготовку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514531
Дата охранного документа: 27.04.2014
20.05.2014
№216.012.c54c

Способ получения изделий из сложнолегированных порошковых жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов. Может использоваться в газотурбинных двигателях (ГТД) для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Гранулы крупностью менее 100 мкм получают методом плазменной плавки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516267
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c6ea

Жаропрочный порошковый сплав на основе никеля, стойкий к сульфидной коррозии и изделие, изготовленное из него

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным порошковым сплавам на основе никеля, обладающим повышенным сопротивлением к сульфидной коррозии, и может быть использовано для изготовления деталей газотурбинных двигателей. Сплав содержит, мас.%: углерод 0,02-0,10, хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516681
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.12.2014
№216.013.11f6

Установка для заполнения и герметизации капсул с металлическим порошком

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к установкам для заполнения и герметизации капсул с металлическим порошком перед их компактированием. Установка для заполнения и герметизации капсул с гранулами из жаропрочных никелевых сплавов состоит из загрузочного бункера,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536021
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.12.2014
№216.013.125d

Способ получения диска газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано в производстве тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей (ГТД), работающих в условиях градиента температуры и имеющих механические свойства, меняющиеся по сечению. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536124
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.1713

Способ получения биметаллического диска газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в производстве тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей, работающих в условиях градиента температуры и имеющих механические свойства, меняющиеся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537335
Дата охранного документа: 10.01.2015
+ добавить свой РИД