Разработка технологии гранульной металлургии комбинированных деталей для двигателей ракетно-космической и авиационной техники

• Автор: Логачева, Алла Игоревна
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Содержание
Введение — проблемы создания ГТД и ДУ 5 поколения и перспективы
применения гранульной металлургии
Глава 1 Преимущества гранульной металлургии жаропрочных никелевых сплавов для получения ответственных деталей ГТД и ДУ.
(Литературный обзор)
Глава 2 Совершенствование технологии гранульной металлургии с целью обеспечения повышенного качества заготовок
2.1 Получение гранул
2.2 Модернизация установки УДР
2.2.1 Модернизация узла плазмотрона
2.2.2. Модернизация системы подачи горячей воды замкнутого контура для прогрева стенок камеры распыления
2.3 Совершенствование технологии сепарации и рассева гранул
2.4 Засыпка гранул в капсулы и их герметизация
2.5 Модернизация вакуумной печи СШВ-8.12/13ЭИ1 для отжига капсул
2.5.1 Модернизация стенда для проверки герметичности капсул
2.6 Газостатическая обработка и деформация в изотермических условиях
2.7 Выбор режимов и проведение опытных процессов центробежного распыления быстровращающихся слитков-электродов с целью получения качественных гранул заданного фракционного состава
2.7.1 Оценка качества гранул
2.7.2 Изготовление опытной партии гранул по оптимальному режиму
2.8 Заключение
Глава 3 Оптимизация состава свариваемого гранулированного сплава АЖ К и разработка технологических подходов получения сложных
комбинированных деталей из никелевых жаропрочных сплавов
3.1 Вопросы свариваемости жаропрочных никелевых сплавов и
оптимизация состава гранулированного свариваемого жаропрочного никелевого сплава АЖК
3.2 Опытно — экспериментальная технология изготовления ротора ГТД методом гранульной металлургии из разнородных сплавов
3.3 Разработка технологии изготовления сложных узлов типа «Ротор»
3.4 Результаты металлофизических исследовании и механических испытаний комбинированных деталей из сплавов ЭП741НП — АЖК
3.4.1 Исследование сплава ЭП741НП
3.4.2 Технологические особенности получения гранул и
компактированных колец из сплава АЖК
3.4.2 Анализ изломов разрывных образцов
3.4.4 Исследование микроструктуры
3.4.5 Электроннолучевая сварка
3.5 Заключение
Глава 4 Инновационная технология получения мишеней для высококачественных покрытий из ннтерметаллндов никеля на детали
ответственного назначения методом металлургии гранул
Глава 5 Практическая реализация полученных результатов
Основные результаты и выводы по работе
Литература
Приложения

Введение
Актуальность
Авиационные двигатели 5 — 6-го поколений должны обеспечивать существенное улучшение летных характеристик перспективных летательных аппаратов. Это предполагается достигнуть за счет повышения параметров рабочего процесса и снижения веса конструкции. Двигатели 4-го поколения, являясь продуктом реализации напряженных национальных программ ведущих авиационных держав мира, уже имеют чрезвычайно высокие параметры цикла и достаточно легкую конструкцию, поэтому дальнейшее движение в этом направлении сопряжено с решением крупных научных, технологических и материаловедческих проблем. Создание авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) 5-го и 6-го поколений, обеспечивающих увеличение удельной тяги (R/G двигателя) с 8 (двигатели АЛ31Ф, РД 33) до 10 (5-го поколения) и 15-20 (6-го поколения), температуры газа перед турбиной с 1700К до 1900-2300К, связаны в первую очередь с разработкой принципиально новых конструкций, обеспечивающих большую долговечность и надежность, а также созданием материалов и технологий, существенно повышающих температурную работоспособность деталей- узлов, что отличает их от используемых конструкций 4-го поколения.
Анализ развития авиационного двигателестроения показывает, что увеличение параметров двигателя обеспечивается постоянным совершенствованием термодинамического цикла превращения потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию продуктов его сгорания, включая увеличение температуры газа перед турбиной, применением более жаропрочных сплавов и более современной системы охлаждения турбинных лопаток. При этом одновременно существенно растут и трудозатраты. Поэтому вопросы экономии ресурсов становятся особенно важными и актуальными.
Таким образом, двигатель пятого поколения в отличие от своего предшественника будет обладать:

Поэтому для снижения концентрации кислорода нами разработаны и реализованы следующие технологические особенности:
- нами так же, как и в ВИЛСе, ОАО КБХА осуществляется прогрев в процессе вакуумирования стенок камеры, предварительно очищенной от возгонов, горячей водой, имеющей температуру 80-90°С, что позволило заметно снизить уровень влаги в атмосфере распыления камеры УЦР и уменьшить остаточную концентрацию кислорода на 20-30%. При этом отличием от уже существующих таких систем является использование современных стандартных водонагревателей, которые не только имеют высокие показатели по скорости и температуре нагрева, но и позволяют автоматизировать данный процесс. Также надо отметить, что такой подход наряду с высоким качеством проведения данного технологического мероприятия, обеспечивает его низкую себестоимость.
- дополнительная очистка остаточной атмосферы в камере от примесей кислорода и влаги путем распыления при сравнительно небольших оборотах первого электрода. При этом окисленные в результате взаимодействия с остатком кислорода и влаги первые фракции гранул выводятся из установки.
Остаточное содержание кислорода в полученных заготовках составляет 0,001- 0,004% мае., что существенно меньше по сравнению с
показателем(0,006%), указанным в дейст вующих технических условиях.
Этому способствуют кроме перечисленных выше операций:
- реализация двойного вакуумного переплава при производстве слитков-электродов;
- доработки вакуумной системы установки центробежного распыления;
- снижение концентрации адсорбированного поверхностями гранул кислорода путем их термической дегазации в вакууме перед засыпкой в капсуле.
Изготовление электродов по схеме (ВИ+ВДП) обеспечивает значительное повышение их качества - содержание азота снижается в 1,2 раза, а кислорода - в 2,3 раза. Поэтому именно такая схема выплавки слитков-