Распад неравновесных твердых растворов и механические свойства титановых заготовок для лопаток паровых турбин

• Автор: Миронова, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Особенности структурно-фазовых превращений в титановых лопатках паровых турбин в процессе каплеударной эрозии

1.1 Теории эрозионной прочности

1.1.1. Отличие кавитации от каплеударного нагружения

1.1.2. Волновая теория

1.2. Оценка эрозионной стойкости

1.2.1. Кинетика эрозионного изнашивания

1.2.2. Влияние свойств металлов

1.3. Каплеударная эрозия лопаток

1.3.1. Закономерности взаимодействия потока пара с лопатками паровых турбин

1.3.2. Пути повышения эрозионной стойкости лопаток паровых турбин
1.3.3. Металлургический путь повышения эрозионной стойкости сплавов
1.3.4. Применение физических методов исследования
1.3.4.1. Кинетика накопления эрозионной повреждаемости
1.3.4.2. Инкубационный период как одна из основных характеристик каплеударной эрозии
1.4. Особенности структурно-фазовых превращений при каплеударном воздействии
1.5. Структурно-фазовые превращения в титане и титановых сплавах
1.6. Влияние легирующих элементов в титановых сплавах
1.7. Термообработка титановых сплавов
1.8. Общая характеристика структуры титановых сплавов
1.8.1. Литая структура
1.8.2. Деформированная структура
1.8.3. Структура после термообработки
ГЛАВА 2. Материалы и методика исследования
2.1. Обоснование выбора материала для исследования
2.2. Качественная и количественная оптическая металлография
2.2.1. Качественная металлография
2.2.2. Количественная металлография
2.3. Просвечивающая и растровая электронная микроскопия
2.4. Рентгеноструктурный анализ
2.5. Микрорентгеноспектральный анализ
ГЛАВА 3. Исследование высокотемпературного распада вакансионно-пересыщенных ОЦК - твёрдых растворов при полиморфном а<->(3 превращении сплавов титана
3.1. Особенности полиморфного превращения в титановых сплавах
3.2. Кристаллогеометрическая модель вакансионного пересыщения высокотемпературной ОЦК-модификации титана
3.3. Исследование свойств высокотемпературного вакансионно-пересыщенного ОЦК-твёрдого раствора
Выводы по главе 3 ГЛАВА 4. Исследование структурно-фазовых превращений и перераспределения легирующих элементов после нагрева и воздушного охлаждения в температурно-временной области распада вакансионно-пересыщенных ОЦК - твёрдых растворов в горячедеформированных сплавах титана ВТ20 и ВТ6 с пластинчатой структурой
4.1. Научно-обоснованный выбор температуры окончательной штамповки заготовок титановых лопаток паровых турбин
4.2. Оценка количества высокотемпературной (5 - фазы в материале прутка турбинной лопатки из сплавов ВТ20 и ВТ6 в зависимости от различных температур закалки
4.3. Исследования сплава ВТ-20 с пластинчатой структурой после различных температур отжига
4.3.1. Качественная металлография сплава ВТ-20 с помощью мик-ровизора отраженного света рУщо-МЕТ
4.3.2. Количественная металлография сплава ВТ-20 с помощью анализатора изображения ТЫхоте!
4.3.3. Анализ химического состава отдельных фаз
4.3.4. Исследование кратковременных механических свойств сплава ВТ-20 после различных температур отжига
4.3.5. Выбор оптимального режима термообработки сплава ВТ-
4.4. Исследование сплава ВТ-20 с бимодальной структурой
4.4.1. Качественная металлография сплава ВТ-20 с помощью мик-ровизора отраженного света рХТго-МЕТ
4.4.2. Количественная металлография сплава ВТ-20 с помощью анализатора изображения ТЫхотЩ
4.4.3. Исследование эксплуатационных механических свойств. Длительная прочность на базе 100 часов при температуре 450оС
4.5. Обсуждение полученных результатов Выводы по главе
ГЛАВА 5. Результаты исследования структурно-фазовых превращений и перераспределения легирующих элементов в материалах промышленных титановых лопаток из сплавов ВТ20 и ВТ6 с глобулярно - пластинчатой структурой после окончательной штамповки вблизи приведённых температур Т50, Т65, Т

зиновые покрытия могли бы быть наиболее оптимальным вариантом (учитывая дешевизну и простоту нанесения, возможность легко произвести ремонт в условиях электростанции, вероятно, отсутствие снижения усталостной прочности).
В работе Фомина [113] так же говорится о положительных качествах резиновых покрытий их стойкости к микроударному разрушению.
В таблице 1.2 представлены результаты эрозионного износа различных материалов.
Таблица 1.2. - Эрозионный износ различных материалов
№п.п. Материал Потеря объема за 3 часа см
1 2X13 9,1 х10'
2 ТС-5 4,3 хЮ'
3 ВТЗ-1 3,4x
4 ВТ-15 3,0 хЮ’
5 Резина ИРП-13 75 2,2x10'
6 Стеллит ВЗК 0,38x10'
Вакуумные упрочняющие технологии по способу реализации покрытия согласно работам [14,72,113 и др.] подразделяются на:
- ионно-имплантационные (ионное легирования поверхности детали);
- ионно-плазменные (нанесение моно- и многослойных высокотвердых, боле 2 ГПа, покрытий для упрочнения и защиты деталей от агрессивных воздействий, а также ионная химико-термическая обработка, например, ионное азотирование в тлеющем разряде);
- совмещение и комбинирование первых двух методов обработки для реализации ионного легирования и нанесения покрытия в едином вакуумном объеме, за один технологический цикл.
К преимуществам вакуумных ионно-имплантационных технологий относится возможность внедрения в матрицу любого химического элемента, и проведения процесса ионного легирования при низких температурах, внедрение строго дозированных количеств легирующей примеси (например, при упрочнении дорогостоящими веществами), неизменность геометрических размеров обрабатываемой детали, отсутствие коробления, возможность получения задан-