Investigation of operational characteristics of special-purpose alloy castings
https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-2-51-58
Abstract
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.
About the Authors
R. K. Mysik
Urals Federal University (UrFU)
Russian Federation
Dr. Sci. (Tech.), Professor of Department «Foundry engineering and strengthening technology», Urals Federal University (UrFU) (620002, Russia, Ekaterinburg, Mira str., 19)
Russian Federation
Dr. Sci. (Tech.), Professor of Department «Foundry engineering and strengthening technology», Urals Federal University (UrFU) (620002, Russia, Ekaterinburg, Mira str., 19)
S. P. Pavlinich
Ufa State Aviation Technical University (USATU)
Russian Federation
Russian Federation
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)
B. A. Kulakov
South Ural State University
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Tech.), Head of Department «Metallurgy and foundry engineering» of South Ural State University (National Research University) (454080, Chelyabinsk, Lenina str., 76)
S. V. Bakerin
Ufa State Aviation Technical University (USATU)
Russian Federation
Cand. Sci. (Tech.), Associate professor of the same Department, USATU
Russian Federation
Cand. Sci. (Tech.), Associate professor of the same Department, USATU
S. V. Brusnitsyn
Urals Federal University (UrFU)
Russian Federation
Dr. Sci. (Tech.), Professor of the same Department, UrFU
Russian Federation
Dr. Sci. (Tech.), Professor of the same Department, UrFU
A. V. Sulitsin
Urals Federal University (UrFU)
Russian Federation
Cand. Sci. (Tech.), Associate professor of the same Department, UrFU
Russian Federation
Cand. Sci. (Tech.), Associate professor of the same Department, UrFU
References
1. Varin R.A., Winnicka M.B. Plasticity of structural intermetallic compounds // Mater. Sci. Eng. A. 1991. Vol. 137. No. C. P. 93—103.
2. 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.
3. Suryanarayana C., Froes F.H. The current status of titanium rapid solidification // J. Metals. 1990. Vol. 42. No. 3. P. 22—25.
4. 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.
5. 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.
6. Yamaguchi M., Inui H. TiAl compounds for structural applications // Proc. 1-st Int. Symp. on Structural Intermetallics. Champion, PA, USA, 1993. P. 127—142.
7. Yamaguchi M., Umakoshi Y. The deformation behavior of intermetallic superlattice compounds // Progr. Mater. Sci. 1990. Vol. 34. No. 1. P. 1—148.
8. Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: Микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург: УрО РАН, 2002.
9. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: Справочник. М.: ВИЛС—МАТИ, 2009.
10. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Gamma titanium aluminides alloys. Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, 2011.
11. Хауптман Т., Биллхофер Г. Титановые сплавы как перспективные материалы для изготовления литых деталей в авиамоторостроении // Литейщик России. 2011. No. 7. С. 5—8.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Спр. пос. / Под ред. А.Т. Туманова. М.: Машиностроение, 1974.
17. Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. М.: МИСиС, 2001.
18. Имаев Р.М., Кайбышев О.А., Салищев Г.А. Механические свойства мелкозернистого интерметаллида TiАl // Физика металлов и металловедение. 1991. No. 8. C. 179—197.
19. Полькин И.С., Гребенюк О.Н., Саленков В.С. Интерметаллиды на основе титана // Технол. легких сплавов. 2010. No. 2. С. 5—15.
20. 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.
Review
For citations:
Mysik R.K., Pavlinich S.P., Kulakov B.A., Bakerin S.V., Brusnitsyn S.V., Sulitsin A.V. Investigation of operational characteristics of special-purpose alloy castings. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2017;(2):51-58. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-2-51-58
Views:
654
Email this article 