cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2017-2-51-58cvmet-475Research ArticleЛитейное производствоFoundryИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯInvestigation of operational characteristics of special-purpose alloy castingsМысикР. К.MysikR. K.

докт. техн. наук, профессор кафедры «Литейное производство и упрочняющие технологии» УрФУ (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19)

Dr. Sci. (Tech.), Professor of Department «Foundry engineering and strengthening technology», Urals Federal University (UrFU) (620002, Russia, Ekaterinburg, Mira str., 19)

kafedralp@mail.ruПавлиничС. П.PavlinichS. P.

докт. техн. наук, зав. кафедрой «Машины и технологии литейного производства» УГАТУ (450000, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12)

Dr. Sci. (Tech.), Head of Department «Machines and technologies of foundry production», Ufa State Aviation Technical University (USATU) (450000, Bashkortostan, Ufa, K. Marksa str., 12)

kmitlp@mail.ruКулаковБ. А.KulakovB. A.

докт. техн. наук, зав. кафедрой «Металлургия и литейное производство» ЮУрГУ (454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76)

Dr. Sci. (Tech.), Head of Department «Metallurgy and foundry engineering» of South Ural State University (National Research University) (454080, Chelyabinsk, Lenina str., 76)

kul@lit.susu.ac.ruБакеринС. В.BakerinS. V.

канд. техн. наук, доцент той же кафедры УГАТУ

Cand. Sci. (Tech.), Associate professor of the same Department, USATU

bakerin@mail.ruБрусницынС. В.BrusnitsynS. V.

докт. техн. наук, профессор той же кафедры УрФУ

Dr. Sci. (Tech.), Professor of the same Department, UrFU

СулицинА. В.SulitsinA. V.

канд. техн. наук, доцент той же кафедры УрФУ

Cand. Sci. (Tech.), Associate professor of the same Department, UrFU

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)РоссияUrals Federal University (UrFU)Russian FederationУфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ)РоссияUfa State Aviation Technical University (USATU)Russian FederationЮжно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) (национальный исследовательский университет)РоссияSouth Ural State UniversityRussian Federation201728042017025158Copyright © Мысик Р.К., Павлинич С.П., Кулаков Б.А., Бакерин С.В., Брусницын С.В., Сулицин А.В., 20172017Мысик Р.К., Павлинич С.П., Кулаков Б.А., Бакерин С.В., Брусницын С.В., Сулицин А.В.Mysik R.K., Pavlinich S.P., Kulakov B.A., Bakerin S.V., Brusnitsyn S.V., Sulitsin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/475

В ходе работы проведены опытные плавки интерметаллидного титанового сплава в вакуумной индукционной плавильной установке с «холодным тиглем» и изготовлены лопатки газотурбинного двигателя методом литья по выплавляемым моделям в центробежном поле. Изучена структура исходной шихтовой заготовки для выплавки интерметаллидного титанового сплава. Проанализирован ее химический состав. Представлены технологические параметры литья и результаты металлографического анализа полученных лопаток. Установлено, что структура литой лопатки имеет пластинчатое строение и состоит из фаз γ и α2. Приведены результаты испытания механических свойств. Установлено, что предел прочности при растяжении σв = 765 МПа, предел текучести σт = 726,5 МПа, относительное удлинение δ = 1,6 %. Исследовано распределение напряжений на пере лопатки и построены эпюры их распределения. Проведены испытания образцов лопаток на длительную прочность (t = 650 °С, τ = 500 ч), усталостную прочность и ударную вязкость.

The article reviews the experimental melting of an intermetallic titanium alloy in a vacuum induction melting unit equipped with a «cold crucible» and manufacturing of gas turbine engine blades by investment casting in a centrifugal field. It studies the structure of the initial charge blank intended for melting the intermetallic titanium alloy, and analyzes its chemical composition. The article presents the casting process parameters and results of the metallographic analysis of manufactured blades. It was found that the structure of the cast blade is lamellar and consists of phases γ and α2. The article provides the mechanical test results. It was found that the ultimate tensile strength was σв = 765 MPa, the yield point was σт = 726,5 MPa, the relative elongation was δ = 1,6 %. The article studies the stress distribution along the blade feather and constructs distribution diagrams. Blade samples were tested for long-term strength (t = 650 °C, τ = 500 h), fatigue strength, and impact strength.

интерметаллидный титановый сплавцентробежное литьетурбинная лопаткаструктураусталостная прочностьдлительная прочностьударная вязкостьintermetallic titanium alloycentrifugal castingturbine bladestructurefatigue strengthlong-term strengthimpact strength.ReferencesVarin R.A., Winnicka M.B. Plasticity of structural intermetallic compounds // Mater. Sci. Eng. A. 1991. Vol. 137. No. C. P. 93—103.Varin R.A., Winnicka M.B. Plasticity of structural intermetallic compounds // Mater. Sci. Eng. A. 1991. Vol. 137. No. C. P. 93—103.Mazdiyasni S., Miracle D.B., Dimiduk D.M., Mendiratta M.G., Subramanian P.R. High temperature phase equilibria of the Ll2 composition in the AlTiNi, AlTiFe, and AlTiCu systems // Scripta Metall. 1989. Vol. 23. No. 3. P. 327—331.Mazdiyasni S., Miracle D.B., Dimiduk D.M., Mendiratta M.G., Subramanian P.R. High temperature phase equilibria of the Ll2 composition in the AlTiNi, AlTiFe, and AlTiCu systems // Scripta Metall. 1989. Vol. 23. No. 3. P. 327—331.Suryanarayana C., Froes F.H. The current status of titanium rapid solidification // J. Metals. 1990. Vol. 42. No. 3. P. 22—25.Suryanarayana C., Froes F.H. The current status of titanium rapid solidification // J. Metals. 1990. Vol. 42. No. 3. P. 22—25.Dimiduk D.M. Gamma titanium aluminide alloys — an assessment within the competition of aerospace structural materials // Mater. Sci. Eng. A. 1999. Vol. 263. No. 2. P. 281—288.Dimiduk D.M. Gamma titanium aluminide alloys — an assessment within the competition of aerospace structural materials // Mater. Sci. Eng. A. 1999. Vol. 263. No. 2. P. 281—288.Dimiduk D.M., Mendiratta M.G. Subramanian P.R. Development approaches for advanced intermetallic materials — historical perspective and selected successes // Proc. 1-st Int. Symp. on Structural Intermetallics. Champion, PA, USA, 1993. P. 619—630.Dimiduk D.M., Mendiratta M.G. Subramanian P.R. Development approaches for advanced intermetallic materials — historical perspective and selected successes // Proc. 1-st Int. Symp. on Structural Intermetallics. Champion, PA, USA, 1993. P. 619—630.Yamaguchi M., Inui H. TiAl compounds for structural applications // Proc. 1-st Int. Symp. on Structural Intermetallics. Champion, PA, USA, 1993. P. 127—142.Yamaguchi M., Inui H. TiAl compounds for structural applications // Proc. 1-st Int. Symp. on Structural Intermetallics. Champion, PA, USA, 1993. P. 127—142.Yamaguchi M., Umakoshi Y. The deformation behavior of intermetallic superlattice compounds // Progr. Mater. Sci. 1990. Vol. 34. No. 1. P. 1—148.Yamaguchi M., Umakoshi Y. The deformation behavior of intermetallic superlattice compounds // Progr. Mater. Sci. 1990. Vol. 34. No. 1. P. 1—148.Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: Микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург: УрО РАН, 2002.Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: Микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург: УрО РАН, 2002.Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: Справочник. М.: ВИЛС—МАТИ, 2009.Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: Справочник. М.: ВИЛС—МАТИ, 2009.Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Gamma titanium aluminides alloys. Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, 2011.Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Gamma titanium aluminides alloys. Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, 2011.Хауптман Т., Биллхофер Г. Титановые сплавы как перспективные материалы для изготовления литых деталей в авиамоторостроении // Литейщик России. 2011. No. 7. С. 5—8.Хауптман Т., Биллхофер Г. Титановые сплавы как перспективные материалы для изготовления литых деталей в авиамоторостроении // Литейщик России. 2011. No. 7. С. 5—8.Дубровин В.К. Теоретические основы и технологии процессов формообразования на основе кремнеземистых и силикатных систем в точном литье Дис. … докт. техн. наук. Челябинск: ЮУрГУ, 2010.Дубровин В.К. Теоретические основы и технологии процессов формообразования на основе кремнеземистых и силикатных систем в точном литье Дис. … докт. техн. наук. Челябинск: ЮУрГУ, 2010.Pavlinich S.P., Bakerin S.V., Zaitsev M.V., Mysik R.K., Sulitsin A.V. Investigation of thin- walled titanium aluminide lost-wax casting structure and properties // Advanced Materials and Processing Technology — 2013: Mater. Int. XIV Russian-Chinese Symp. Proc. Khabarovsk: Pacific National University, 2013. P. 235—238.Pavlinich S.P., Bakerin S.V., Zaitsev M.V., Mysik R.K., Sulitsin A.V. Investigation of thin- walled titanium aluminide lost-wax casting structure and properties // Advanced Materials and Processing Technology — 2013: Mater. Int. XIV Russian-Chinese Symp. Proc. Khabarovsk: Pacific National University, 2013. P. 235—238.Павлинич С.П., Бакерин С.В., Зайцев М.В., Мысик Р.К., Сулицин А.В. Изготовление тонкостенных отливок из алюминида титана методом литья по выплавляемым моделям // Тр. XI Съезда литейщиков России. Нижний Тагил: Изд-во УВЗ, 2013. С. 319—322.Павлинич С.П., Бакерин С.В., Зайцев М.В., Мысик Р.К., Сулицин А.В. Изготовление тонкостенных отливок из алюминида титана методом литья по выплавляемым моделям // Тр. XI Съезда литейщиков России. Нижний Тагил: Изд-во УВЗ, 2013. С. 319—322.Павлинич С.П., Бакерин С.В., Брусницын С.В., Сулицин А.В., Карпинский А.В. Исследование структуры и свойств шихтовой заготовки для выплавки интерметаллидного сплава // Литейщик России. 2012. No. 2. С. 17—19.Павлинич С.П., Бакерин С.В., Брусницын С.В., Сулицин А.В., Карпинский А.В. Исследование структуры и свойств шихтовой заготовки для выплавки интерметаллидного сплава // Литейщик России. 2012. No. 2. С. 17—19.Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Спр. пос. / Под ред. А.Т. Туманова. М.: Машиностроение, 1974.Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Спр. пос. / Под ред. А.Т. Туманова. М.: Машиностроение, 1974.Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. М.: МИСиС, 2001.Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. М.: МИСиС, 2001.Имаев Р.М., Кайбышев О.А., Салищев Г.А. Механические свойства мелкозернистого интерметаллида TiАl // Физика металлов и металловедение. 1991. No. 8. C. 179—197.Имаев Р.М., Кайбышев О.А., Салищев Г.А. Механические свойства мелкозернистого интерметаллида TiАl // Физика металлов и металловедение. 1991. No. 8. C. 179—197.Полькин И.С., Гребенюк О.Н., Саленков В.С. Интерметаллиды на основе титана // Технол. легких сплавов. 2010. No. 2. С. 5—15.Полькин И.С., Гребенюк О.Н., Саленков В.С. Интерметаллиды на основе титана // Технол. легких сплавов. 2010. No. 2. С. 5—15.Мамонов А.М., Ильин А.А., Носов В.К. Особенности и перспективы применения водородной технологии сплавов на основе Ti3Al // Авиационная пром-сть. 2002. No. 2. С. 14—17.Мамонов А.М., Ильин А.А., Носов В.К. Особенности и перспективы применения водородной технологии сплавов на основе Ti3Al // Авиационная пром-сть. 2002. No. 2. С. 14—17.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.