Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Изготовление лопаток ГТД с регламентированной макроструктурой

Как показал опыт [83], неоднородная структура не обеспечивает стабильных механических свойств и является наиболее чувствительной к различным концентра­торам (радиус скруглений по выходной кромке, у начала и конца щелей, у штырьков).

Изготовление литых лопаток из материалов с однородной мелкозернистой структурой повышает надежность за счет стабильных прочностных характеристик.

В работе [4] показано, что отливки из жаропрочного никелевого сплава, имеющего мелкое зерно, характеризуются повышенной выносливостью к термической усталости. Это связано, по мнению автора, со способностью мелкозернистого материалараспределять напряжения среди большого числа границ, что приводит к понижению уровня деформации на каждой границе.

Микроструктура отливки зависит от условий кристаллизации сплава, при этом определяющими являются:

скорость зарождения центров кристаллизации;

линейная скорость роста кристаллов.

Отношение этих скоростей определяет возможность образования той или иной макроструктуры.

Мелкозернистую макроструктуру линейных жаропрочных сплавов можно получить путем увеличения скорости охлаждения отливки.

Но этот путь для литья лопаток ГТД неприемлем в связи с тем, что сложная конструкция отливок приводит в данном случае к появлению в них высоких термических напряжений, являющихся причиной возникновения кристаллизацион­ных трещин. Число центров кристаллизации в расплаве можно регулировать также путем искусственного введения дополнительных центров кристаллизации (модификаторов).

При выборе модификаторов руководствовались принципом размерного и структурного соответствия кристаллических решеток модификаторов материалу лопаток. Частицы модификатора при введении его в расплав в процессе кристаллиза­ции являются готовой подложкой для вновь возникающей твердой фазы, при этом нет необходимости создавать новую поверхность раздела. Такая поверхность раздела уже существует, и для нарастания на ней кристаллов должна быть преодолена лишь разница между поверхностными энергиями на границах подложка-кристалл и подложка-жидкость.

По сравнению со сплавами с направ­ленной структурой, монокристальные сплавы имеют значительное преимущес­тво по характеристикам выносливости. Это связано, главным образом, с отсу­тствием карбидной фазы, которая явля­ется очагом микротрещин при цикличес­ких и термоциклических нагрузках.

Существенное значение при исполь­зовании сплавов с монокристальной структурой играет анизотропия свойств.

В ВИАМе отработаны параметры процесса направленной кристаллизации: G_х = = 18...20 °С/мм; Р = 20 мм/мин. Использование таких режимов роста привело к уменьшению междендритного расстояния до 80... 100 мкм и соответственно к измельчению и уменьшению микропористости отливки. Это дает дополнительные преимущества по термообработке - время гомогенизации такой структуры уменьшается в 3 раза.

Рассматривая дальнейшие направления развития монокристального литья, следует отметить необходимость создания специального оборудования для этой технологии. Используемые в настоящее время конструкции печей предназначены в основном для получения отливок с нерегламентированной кристаллографической ориентацией. Для повышения качества и увеличения выхода годных монокристаль­ных отливок необходимо создавать специальные установки, например печи модульного типа, где каждая отливка кристаллизуется в отдельном тепловом узле. Это обеспечит более точный контроль условий роста температурного градиента и повысит качество отливок.