Остання редакція: 2019-07-04
Тези доповіді
Одна из ключевых проблем современного авиационного двигателестроения – повышение рабочей температуры газа. За последние 50 лет развития реактивной авиации температура газа на входев турбину возросла с 1200 К в двигателях второго поколения до 1800…1950 К в двигателях пятого поколения. Примерно 70% этого прироста было получено за счет совершенствования систем воздушного охлаждения лопаток газовых турбин, а 30% – в результате повышения уровня механических свойств жаропрочных никелевых сплавов (ЖНС), используемых для литья монокристаллических лопаток.
Учитывая то, что жаропрочность сплавов в значительной степени определяется термодинамической стабильностью фаз, которую предлагают [2] оценивать по температурам tп.р, tэвт, tS , иtLразработка методики расчета этих значений от химического состава сплава является актуальной задачей.
В результате обработки экспериментальных данных предложено соотношение элементов для оценки термодинамической стабильности фаз, которое учитывает комплексное влияние всех компонентов сплава. Данное соотношение хорошо коррелирует с температурами tп.р, tэвти tS, которые, в свою очередь, хорошо коррелируют с жаропрочностью сплавов. Так, температура полного растворения имеет следующую зависимость от предложенного соотношения tпрg¢=14,316(Sg/0,2Sg)2-60,618(Sg/0,2Sg)+1344,2.
Температура эвтектического превращения так же хорошо коррелирует с Кg¢ и имеет следующую зависимость tэвтg¢=8,3131(Sg/0,2Sg)2-42,128(Sg/0,2Sg)+1370,2 (R2=0,86). Также имеет высокий коэффициент детерминации (tsg¢=12,832(Sg/0,2Sg)2-61,611(Sg/0,2Sg)+1410,4; (R2=0,86). Отсюда, можно рассчитывать ширину температурного интервала для эффективного проведения гомогенизирующего отжига в зависимости от содержания легирующих элементов в сплаве Dtгом=-15,29(Sg/0,2Sg)+73,083.
При температурах близких к температуре плавления элементы, которые входят в состав g¢- фазы и g- твердый раствор исследованных ЖНС переходят в жидкость и оказывают комплексное влияние на величину tL. Поэтому, в результате обработки экспериментальных данных, авторами было предложено соотношение элементов , которое имеет высокую корреляцию с температурой ликвидус для монокристаллических сплавов. Детальный анализ позволил выявить закономерности такого разделения зависимостей, которое сводится к следующему:сплавы второго и третьего поколения, в которых количество титана сводится к минимуму и повышается количество рения имеют зависимость температуры ликвидус от соотношения Кg имеет следующий вид: tL=7,2087(Sg/Sg¢)2-0,8645(Sg/Sg¢)+1406,9. Сплавы первого поколения имеют следующую зависимость температуры ликвидус от соотношения Кg:
tL=-3,9843(Sg/Sg¢)2+31,908(Sg/Sg¢)+1342,8 (R2=0,85).
Таким образом, рассчитав температуры солидуса и ликвидуса, по приведенным регрессионным моделям, можно прогнозировать ширину температурного интервала кристаллизации, что существенно влияет на технологичность сплава при формировании бездефектной монокристаллической структуры в отливках. Для сплавов 2-3 поколения имеет следующую зависимость Dtкр= -50,731(Sg/Sg¢)2+241(Sg/Sg¢)-18,91. Сплавы первого поколения подчиняются следующей математической модели Dtкр= -4,4282(Sg/Sg¢)2+38,402(Sg/Sg¢)-6,4988.