Особенности структурно-фазовых превращений при термической обработке монокристаллов высокорениевых жаропрочных никелевых сплавов

16. Самойлов А.И., Кириллов К.В., Игнатова И.А. и др. Повышение надежности метода Фурье при определении размерного несоответствия у- и у'-фаз в жаропрочных сплавах //Заводская лаборатория, 1990, т. 56, № 6, с. 69-72.

17. Самойлов А.И., Игнатова И.А., Кривко А.И. и др. Структурно-напряженное и деформированное состояние литейных жаропрочных никелевых сплавов типа ЖС //В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Авиационные материалы. Вып. Методы исследования конструкционных материалов.- М.: ВИАМ, 1987, с. 46-56.

18. Игнатова И.А., Кривко А.И., Самойлов А.И. Развитие рентгеновских методов анализа структуры и напряженного состояния жаропрочных сплавов //В сб.: Авиационные материалы на рубеже ХХ-ХХ1 веков.- М.: ВИАМ, 1994, с. 465-483.

19. Баррет Ч.С., Массальский Т.Б. Структура металлов: Пер. с англ. /Под ред. М.Л. Бернштейна.- М.: Металлургия, 1984, 686 с.

УДК 669.018.44:669.849

Н.В. Петрушин, М.Б. Бронфин, Е.Н. Каблов,

И.М. Хацинская, Е.Б. Чабина, И.Н. Рощина, О.Б. Тимофеева

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ ВЫСОКОРЕНИЕВЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ

Термическая обработка является конечной стадией, посредством которой формируется окончательная микроструктура деталей из жаропрочных никелевых сплавов, что обеспечивает требуемый уровень механических свойств.

Многочисленными исследованиями отливок с монокристаллической структурой из жаропрочных никелевых сплавов показано, что они имеют дендритно-ячеистое строение с сильно развитой междендритной ликвацией легирующих элементов, в особенности тугоплавких металлов - рения, вольфрама и тантала. В связи с этим, а также из-за наличия в их структуре выделений эвтектики у-у', термообработка таких сплавов имеет свои особенности [1-4]. Как правило, применяется многоступенчатая термическая обработка, включающая высокотемпературный гомогенизирующий отжиг, охлаждение с температуры гомогенизации с высокой скоростью и двухступенчатое старение. Целью гомогенизации является растворение неравновесных сегрегационных образований эвтектической у'-фазы ( у'вт ) и устранение ликвационной неоднородности

у-твердого раствора дендритов и междендритных участков. Процессы двухступенчатого старения обеспечивают формирование однородных и оптимальных по размеру частиц упрочняющей у'-фазы правильной кубовидной формы и упорядоченное расположение их в матрице у-твердого раствора.

При назначении режима термической обработки таких сплавов учитывается невозможность их закалки на однофазное состояние у-твердого раствора, поскольку даже при очень высоких скоростях охлаждения ниже температуры у'-солвус происходит полный распад пересыщенного матричного твердого раствора с образованием практи-

чески равновесного количества у'-фазы. Кроме того, для исключения опасности оплавления междендритных участков применяют ступенчатый предварительный гомогенизирующий отжиг или нагрев с малой скоростью до температуры гомогенизирующего отжига Тотж. При этом Тотж должна выбираться в интервале между температурой полного растворения дисперсных частиц у'-фазы и температурой локального плавления (или эвтектического превращения Тэвт) неравновесных фаз эвтектического происхождения: Тпр < Тотж < Тэвт. Для современных технологий термической обработки изделий из жаропрочных сплавов с монокристаллической структурой ширина температурного интервала гомогенизирующего отжига ЛТ должна быть не менее 20°С. Время гомогенизации определяется степенью выравнивания химического состава осей и межосных участков дендритов, о которой можно судить по идентичности размеров частиц у'-фазы в осях и междендритных участках.

Высокотемпературное старение проводят в интервале температур 1100—1150°С в течение 4-8 ч, после чего частицы у'-фазы приобретают оптимальные размеры и регулярное пространственное расположение в виде кубической макрорешетки в матрице у-твердого раствора. Второе (низкотемпературное) старение осуществляется при температуре, меньшей или равной температуре начала растворения у'-фазы. В результате поверхности частиц у'-фазы становятся более гладкими, они приобретают строгую кубическую морфологию, причем средний размер частиц остается практически неизменным.

Таким образом, выбор конкретных параметров режима термической обработки монокристаллов из жаропрочных сплавов определяется физико-химическими и структурными характеристиками литого сплава, а именно температурами фазовых превращений, коэффициентами ликвации легирующих элементов и междендритным расстоянием.

В связи с изложенным в работе представлены основные результаты экспериментальных исследований структурно-фазовых превращений в процессе многоступенчатой термической обработки монокристаллов ориентации <001> с типичной дендритно-ячеистой структурой из жаропрочных высокорениевых сплавов типа ЖС47. Монокристаллы, химический состав которых приведен в табл. 1, получены с помощью затравок с кристаллографической ориентацией <001> из Ni-W сплава на специализированных установках направленной кристаллизации УВНК-9 и ВИАМ-1790, а также на установке высокоградиентной направленной кристаллизации УВНЭС-4*.

Таблица 1

Химический состав монокристаллов жаропрочного _высокорениевого сплава ЖС47 [5]_

Содержание элементов, %

N1 М Mo W Ta Re C

Основа 5,5-6,2 2,0-3,0 1,6-2,4 0,1-1,8 7,8-10 9,5-12 7,8-10 0,002-0,05

При нагреве в жаропрочных никелевых сплавах протекает ряд фазовых превращений, среди которых разрушение ближнего упорядочения у-твердого раствора,

* Монокристаллы сплава ЖС47 на установках УВНК-9 и ВИАМ-1790 получены под руководством В.В. Герасимова, на установке УВНЭС-4 - под руководством Ю.А. Бондаренко.

растворение у'-фазы, плавление у'-фазы эвтектического происхождения, плавление у-твердого раствора. Температурные границы этих превращений позволяют оценивать термическую стабильность и, следовательно, жаропрочность сплавов различного химического состава, они же определяют и некоторые технологические свойства. В частности: интервал кристаллизации АТк=Т/, - Тз характеризует склонность сплавов к формированию столбчатой и монокристаллической структур отливок в процессе направленной кристаллизации и объемную долю микропористости; «окно» термообработки АТтерм (Тэвт - Тп.р) - возможность проведения высокотемпературной гомогенизации у-твердого раствора без риска оплавления междендритных областей отливок.

Указанные температуры фазовых превращений, к которым относятся температуры полного растворения у'-фазы, локального плавления, солидус и ликвидус, в работе определялись экспериментально методами дифференциального термического анализа (ДТА) на установке ВДТА-8М (погрешность ±5°С, скорость нагрева образцов 20°С/мин) и дилатометрического анализа (ДА) с помощью относительного дилатометра БЬ-1500 с индукционным датчиком в качестве чувствительного элемента (чувствительность 5-10- мм, скорость нагрева образцов 5°С/мин, шаг сканирования 2°С). Сбор и обработка результатов измерения удлинения и температуры изучаемого образца при проведении ДА осуществлялись с помощью ЭВМ.

Температурные границы фазовых превращений определялись по отклонению термической кривой ДТА от базовой линии: в случае ДА - по отклонению температурной зависимости средних значений температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) а(Т) от линейного хода, обусловленного собственно тепловым расширением образца. Средние значения ТКЛР рассчитывались в интервалах (10 или 20°С) температур от Т до Т+1. Следовательно, в опытах ДА погрешность определения температурных границ фазовых превращений составляла ±5°С.

Полученные значения а(Т) для литого монокристалла представлены на рис. 1 и 2. Характер отклонения температурной зависимости а(Т) сплава от линейного вида при температурах выше 430°С позволяет заключить, что в интервале температур 430-790°С происходит изменение состояния у-твердого раствора по типу ближнего упорядочения. Растворение у'-фазы в матричном у-твердом растворе исследуемого сплава начинается при температуре 850-870°С (температура начала растворения Тнр) и заканчивается при температуре ~1310°С (температура полного растворения Тпр). Из зависимости а (Т) также следует, что трансформация (растворение-плавление) эвтектических колоний фаз у'-у происходит в интервале температур 1330-1350°С, начало плавления у-твердого раствора (Т) - при температуре ~1355°С.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 °С 1200 1240 1280 1320 1360°С

Рис. 1. Температурная зависимость ТКЛР литого монокристалла из сплава типа ЖС47

Рис. 2. Идентификация температур фазовых превращений по температурной зависимости ТКЛР сплава ЖС47:

1 - Тп.р; 2 - Тэвт, 3 — Т8

В табл. 2 приведены измеренные указанными методами температуры фазовых превращений в монокристаллических отливках из сплава ЖС47.

Таблица 2

Температуры фазовых превращений (°С) в литых монокристаллах

из сплава ЖС47

Метод Т х н.р Т х п.р Т х эвт Т8 Т

ДТА — 1328 1335 1352 1422

ДА 850-870 1310 1330—1350 1350 —

Дилатометрический анализ монокристаллов исследованных сплавов в термически обработанном состоянии показал, что гомогенизация, практически полностью устраняя ликвацию, приводит к увеличению температур полного растворения у'-фазы и солидус на 20-25°С.

Таким образом, для исследуемых монокристаллических отливок, исходя из полученных экспериментальных значений температур фазовых превращений, в качестве конечной температуры гомогенизации была принята температура 1335-1340°С. Продолжительность гомогенизации и приемлемая скорость охлаждения отливок после гомогенизирующего отжига подлежали определению. С этой целью изучалось влияние продолжительности гомогенизирующего отжига на состав осей дендритов, междендритных участков и их микроструктуру. Гомогенизирующий отжиг в этих экспериментах осуществлялся в течение 36 ч при ступенчатом нагреве в интервале температур 1285-1335°С.

Исследование ликвационной неоднородности в монокристаллах сплавов проводилось на нетравленных микрошлифах с применением метода локального микрорент-геноспектрального анализа на установке Superprob-733. Локальность метода 1 мкм2, глубина анализа 1 мкм. Фотографии структуры монокристаллов выполнялись в специальном режиме COMPO, контраст изображения в котором формируется за счет разницы средних атомных масс компонентов сплава ( Лс) в исследуемых областях или фазах. Причем чем больше Лс, тем светлее выглядит данный участок на фотографии.

Измеряли химический состав в центре дендрита первого порядка и в междендритной области. Коэффициенты ликвации легирующих элементов рассчитывали как отношение их локальных массовых концентраций:

С

£ _ м.д I

С

где С  и Сждг - концентрация 1-го легирующего элемента в осях дендритов и междендритных областях соответственно.

По физическому смыслу Кш является обратной величиной коэффициента распределения легирующих элементов между твердой и жидкой фазами при кристаллизации сплава. Таким образом, если /-тый легирующий элемент понижает солидус сплава, то он обогащает междендритные области и Кш >1, т. е. имеет место прямая ликвация. В

противном случае Кш <1 - это обратная ликвация, ее характеризуют величиной -1/ Кш .

Полученные данные по ликвационным характеристикам (табл. 3, рис. 3) и микроструктуре (рис. 4) монокристаллических отливок в литом состоянии и после различных ступеней гомогенизирующего отжига показывают, что наиболее сильно ликвирующи-ми элементами, как и ожидалось, являются рений, вольфрам и тантал. Рений и вольфрам при кристаллизации монокристалла сплава сегрегируют в оси дендритов, а тантал обогащает междендритные области в соответствии с известными закономерностями дендритной ликвации бинарных сплавов на основе никеля [6]. При этом в монокристаллах, полученных методом высокоградиентной направленной кристаллизации (установка УВНЭС-4), коэффициент ликвации рения на 30% ниже, чем в отлитых методом обычной направленной кристаллизации (УВНК-9).

Таблица 3

Ликвация в литых монокристаллах из жаропрочного никелевого сплава ЖС47

Установка для Место анализа Содержание элементов, % (по массе), и величина Кл

получения и Кш соответствующего элемента

монокристалла А1 Сг Мо Та Со Яе N1

УВНК-9 Ось дендрита 3,9 2,7 1,7 1,5 5,3 11,5 17,0 57,7

Междендритная 5,4 2,2 1,4 0,7 10,5 10,0 5,0 65,0

область

к лг 1,4 0,8 0,8 -2,1 2,0 -1,2 -3,4 1,1

ВИАМ-1790 Ось дендрита 4,0 2,5 1,9 - 7,4 10,5 16,3 57,7

Междендритная 5,6 1,6 1,3 - 12,8 9,5 6,1 62,5

область

к лг 1,4 0,6 0,7 - 1,7 -1,1 -2,7 1,1

УВНЭС-4 Ось дендрита 4,0 2,5 0,5 0,3 5,9 11,6 16,4 58,7

Междендритная 5,4 2,6 0,6 0,2 10,4 10,5 6,6 64,5

область

к лг 1,3 1,0 1,2 -1,5 1,8 -1,1 -2,5 1,1

Рис. 3. Зависимость концентрации рения

Из рассмотрения бинарных диаграмм состояния никелевых систем №-Сг, Ni-Mo следует, что хром и молибден должны обогащать междендритные области, однако на самом деле при кристаллизации монокристаллов из высокорениевого сплава ЖС47 хром и молибден сегрегируют в оси дендритов. Причина такого аномального поведения этих двух элементов в настоящее время неизвестна.

Рис. 4. Вид дендритно-ячеистой структуры (х54) монокристаллов сплава ЖС47 в зависимости от температуры и продолжительности гомогенизирующего отжига.

Режим отжига: а — 1285°С, 2 ч; б — 1285°С, 2 ч +1300°С, 2 ч +1305°С, 2 ч; в — то же +1310°С, 2 ч + 1315°С, 2 ч; г — то же +1350°С, 16 ч

Анализ результатов описанных экспериментов показывает, что продолжительности 12—16 ч гомогенизации в интервале температур 1330^1340°С уже достаточно для растворения выделений эвтектической у'-фазы и практически полного выравнивания химического состава осей и междендритных участков по легирующим элементам Со, Л], Сг, Mo, W и Ta (табл. 4). Однако этого времени все же недостаточно для устранения ликвации Яе, разность концентраций которого в осях дендритов и межосных участках составляет 5^7% (по массе). Увеличение времени отжига до 20 ч при максимальной температуре гомогенизации позволяет понизить эту разность до 3—5% (по массе) и соответственно уменьшить коэффициент ликвации рения до значений 11,2—1,3|. При дальнейшем увеличении длительности гомогенизации (до 40 ч) или ее температуры (до 1350°С) полного выравнивания состава по рению все еще не происходит. При этом, однако, наблюдается значительное увеличение объемной доли и среднего размера микро-

пор (см. рис. 4, г). Этот фактор, как известно [3], понижает эксплуатационные свойства монокристаллов из жаропрочных сплавов.

Таблица 4

Коэффициенты ликвации легирующих элементов в монокристаллах из жаропрочного высокорениевого сплава ЖС47 после гомогенизации

Установка К ш для соответствующих элементов Режим

для получения монокристалла Л1 Сг Мо Та Со Яе N1 гомогенизации

УВНК-9 1,3 1,0 1,0 -1,3 1,1 1,0 -1,8 1,1 1335°С, 16ч

УВНЭС-4* 1,1 1,0 0,9 1,0 1,1 1,0 -1,6 1,1 1335°С, 6ч

*Для монокристаллов, полученных по высокоградиентной технологии, продолжительность гомогенизации уменьшена до 6 ч.

Методами рентгеновской дифракции и компьютерного анализа дифракционных рефлексов определены периоды кристаллических решеток у- и у'-фаз (а) и их размерное несоответствие (мисфит Да) в литых и термически обработанных монокристаллах из сплава ЖС47. Использовали графоаналитическое разделение суммарных у/у' (224) Си К спектральных профилей на фазовые (у, у') синглеты по программе «РеакБк». Получены следующие значения периодов и размерного несоответствия кристаллических решеток у- и у'-фаз:

— для литого монокристалла — ау=3,5878 10-10 м; ау=3,5847-10-1° м; Да=0,31-10-12 м;

— для монокристалла после полного цикла термической обработки — ау=3,5898 10-10 м; ау=3,5864-10-1° м; Да=0,34-10-12 м.

Величина мисфита (~0,1%) в обоих случаях практически одинакова, однако угловая ширина рентгеновского рефлекса фазовых синглетов, характеризующая концентрационную неоднородность фазы, для у-твердого раствора оказалась существенно большей, чем для у'-фазы, что является типичным для литых жаропрочных никелевых сплавов. Большее размытие рефлекса у-твердого раствора может быть объяснено более сильным влиянием химического состава сплава дендритов и междендритных областей на период решетки у-твердого раствора, чем у'-фазы. Данный результат подтверждает ранее установленную закономерность, в силу которой период решетки сложнолегиро-ванной у'-фазы имеет слабую концентрационную зависимость [7]. Данные исследования также показали, что концентрационная неоднородность у-твердого раствора, имевшая место в литых монокристаллах, сохраняется в значительной степени и после гомогенизирующего отжига.

Выбор скорости охлаждения монокристаллов с температуры гомогенизации обусловлен стремлением выделить в матричном у-растворе жаропрочного сплава однородные по размеру и форме дисперсные частицы у'-фазы. С этой целью с помощью растрового электронного микроскопа ^М-840 исследовали влияние скорости охлаждения монокристаллов (в интервале 18—175°С/мин) от температуры гомогенизации (1335°С) на морфологию и размер частиц упрочняющей у'-фазы.

Вид частиц у'-фазы в осях дендритов и межосных участках монокристаллов сплава ЖС47 в зависимости от скорости охлаждения показан на рис. 5. Результаты количественного определения размера частиц у'-фазы в осях и межосных участках образцов после охлаждения с различными скоростями приведены на рис. 6.

Рис. 5. Вид частиц (х20000) у'-фазы в осях дендритов (а, в) и межосных участках монокристаллов <001> (б, г) сплава типа ЖС47 (поперечное сечение) в зависимости от скорости охлаждения с температуры гомогенизации:

а, б - 18°С/мин; в, г - 55°С/мин; д - 114°С/мин

Ь, мкм

0,5

Рис. 6. Зависимость среднего диаметра (Ь) частиц у'-фазы в осях дендритов () и межосных участках () от скорости охлаждения Я с температуры гомогенизации для монокристаллов сплава типа ЖС47

50

100

150 200 Я ,°С/мин

Как показывает анализ морфологии и размера частиц упрочняющей у'-фазы при скоростях охлаждения 18, 55 и 114°С/мин частицы в осях и межосных участках имеют неправильную форму и отличаются по размеру: мельче в осях и крупнее в межосных участках. Начиная со скорости охлаждения ~100°С/мин средний размер частиц у'-фазы в осях дендритов и межосных областях практически выравнивается.

Таким образом, для получения практически одинакового размера частиц у'-фазы в осях и межосных участках предпочтительнее охлаждать монокристаллические отливки из сплавов типа ЖС47 с температуры гомогенизации со скоростями не менее 100°С/мин.

Выбор параметров высокотемпературного и низкотемпературного старения основывался на компьютерных расчетах температурной зависимости количества у'-фазы в сплаве ЖС47 (рис. 7), которые затем экспериментально уточнялись.

Доля у'-фазы

0

0,6

0,4

0,2

Рис. 7. Температурная зависимость о количества у'-фазы в сплаве ЖС47 850 950 1050 1150 1250 1350°С

Предполагалось, что одним из факторов, определяющих достижение оптимального размера и однородного пространственного распределения в у-матрице частиц у'-фазы, является доля частиц этой фазы в сплаве, соответствующая температуре высокотемпературного старения. Анализ количества у'-фазы в зависимости от температуры для большой группы известных монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов показал, что при температуре старения (отличающейся для каждого сплава) доля частиц у'-фазы в структуре составляет 0,4-0,5. Следовательно, указанное количество у'-фазы для сплава ЖС47 соответствует интервалу 1070-1140°С.

Для более точного определения значения температуры высокотемпературного старения использовались экспериментальные данные, полученные методом рентгеновской дифракции при исследовании влияния температуры старения на мисфит. Результаты этих экспериментов показали, что наиболее высокий уровень мисфита (0,13%) и,

следовательно, жаропрочности может быть достигнут, если монокристаллические отливки подвергать высокотемпературному старению при температуре 1130°С.

Температура низкотемпературного старения, очевидно, не должна превышать температуры начала растворения у'-фазы, которая для сплава ЖС47 составляет ~870°С. Продолжительность старения выбиралась на основе анализа известных литературных данных [1—3] по термообработке монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов аналогичного назначения.

Результаты микроструктурных исследований монокристаллических отливок сплава ЖС47 после полного цикла термической обработки приведены на рис. 8.

а) б)

Рис. 8. Форма, размер и распределение частиц упрочняющей у'-фазы

Основные выводы из анализа полученных результатов экспериментального исследования монокристаллов с ориентацией <001> из сплава ЖС47 в термически обработанном состоянии сводятся к следующему. Предложенный режим термической обработки [8] позволяет:

- полностью растворить выделения эвтектической у'-фазы;

- практически полностью устранить ликвацию легирующих элементов Al, Cr, Co, Mo, Ta и значительно уменьшить химическую микронеоднородность по W и Re, коэффициенты ликвации которых уменьшились до значений, соответственно, Kîw= -1,3 и

KiRe=-1,6;

- сформировать достаточно регулярное распределение частиц упрочняющей у'-фазы в у-матрице дендритов и междендритных областей монокристалла;

- сформировать частицы упрочняющей у'-фазы в осях дендритов и междендритных пространствах оптимального размера и кубической морфологии;

- достичь оптимальных значений размерного несоответствия параметров кристаллической решетки у- и у'-фаз (0,09 -0,13%);

- обеспечить достижение максимальной длительной прочности монокристаллов при испытании в интервале рабочих температур 900-1100°С [9, 10].

ЛИТЕРАТУРА

1. Erickson G. L. The development and application of CMSX-10 //Superalloys: A Publ. of the Minerals, Met. & Mat. Soc. - Champion (Pennsylvania), 1996, р. 35-43.

2. Каблов Е.Н., Светлов И.Л., Петрушин Н.В. Никелевые жаропрочные сплавы для литья лопаток с направленной и монокристаллической структурой. //Материаловедение, 1997, № 5, с. 14-17.

3. Шалин Р.Е., Светлов И.Л., Качанов Е.Б. и др. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов.- М.: Машиностроение, 1997, 333 с.

4. Fuchs G.E. Solution heat treatment response of a third generation single crystal Ni-base superalloy //Mater. Science and Eng., 2001, v. A300, р. 52-60.

5. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Сидоров В.В., Демонис И.М. и др. Никелевый жаропрочный сплав для монокристаллического литья: Пат. 2153021 (РФ) //Бюл. № 20. 20.07.2000.

6. Голиков И.Н., Масленков С.Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах.- М.: Металлургия, 1977, 224 с.

7. Светлов И.Л., Олдаковский И.В., Петрушин Н.В., Игнатова И.А. Концентрационная зависимость периодов решеток у- и у'-фаз никелевых жаропрочных сплавов //Металлы, 1991, № 6, с.150-157.

8. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Демонис И.М., Сидоров В.В. Никелевый жаропрочный сплав, изделия, выполненное из него, и способ обработки сплава и изделия из него: Пат. 2220220 (РФ) //Бюл. № 36, 27.12.2003.

9. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Демонис И.М., Сидоров В.В. Разработка монокристаллических высокорениевых жаропрочных никелевых сплавов методом компьютерного конструирования, с. 22-36 (настоящего сборника).

10. Голубовский Е.Р., Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Хвацкий К.К. Температурно-временная зависимость прочности ренийсодержащего никелевого сплава для монокристаллических лопаток турбины, с. 67- 71 (настоящего сборника).

УДК 669.018.44

Е.Р. Голубовский, Е.Н. Каблов, Н.В. Петрушин, К.К. Хвацкий

ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЧНОСТИ РЕНИЙСОДЕРЖАЩЕГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ДЛЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ

Одним из приоритетных направлений авиационного материаловедения является разработка новых высокожаропрочных сплавов для рабочих лопаток турбины авиационных ГТД. Повышение требований к надежности и ресурсу с увеличением уровня рабочих температур и нагрузок, действующих на материал лопатки, стимулирует работы по созданию новых высокожаропрочных сплавов. Решение этих задач находится в области создания высокожаропрочных никелевых сплавов для лопаток с монокристаллической структурой.

В работе рассмотрены результаты исследования кратковременной и длительной прочности сплава с монокристаллической структурой в направлении <001>, безуглеродистого, с высоким содержанием рения (9,5%).

Материал исследования и методика испытаний

Исследован сплав ЖС47МОНО <001>. Химическая композиция сплава, технология литья и режим термообработки рассмотрены в статьях настоящего сборника.

Образцы были изготовлены механической обработкой из цилиндрических заготовок (d=15 мм, l »200 мм) с монокристаллической структурой. Заготовки получены по