Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Преимущества гранульной металлургии жаропрочных никелевых сплавов для получения ответственных деталей ГТД и ДУ. (Литературный обзор) 12
Глава 2 Совершенствование технологии гранульной металлургии с целью обеспечения повышенного качества заготовок 25
2.1 Получение гранул 29
2.2 Модернизация установки УЦР 36
2.2.1 Модернизация узла плазмотрона 37
2.2.2. Модернизация системы подачи горячей воды замкнутого контура для прогрева стенок камеры распыления 41
2.3 Совершенствование технологии сепарации и рассева гранул 43
2.4 Засыпка гранул в капсулы и их герметизация 47
2.5 Модернизация вакуумной печи СШВ-8.12/13ЭИ1 для отжига капсул 49
2.5.1 Модернизация стенда для проверки герметичности капсул 50
2.6 Газостатическая обработка и деформация в изотермических условиях 51
2.7 Выбор режимов и проведение опытных процессов центробежного распыления быстровращающихся слитков-электродов с целью получения качественных гранул заданного фракционного состава 53
2.7.1 Оценка качества гранул 54
2.7.2 Изготовление опытной партии гранул по оптимальному режиму ... 56
2.8 Заключение 58
CLASS Глава 3 Оптимизация состава свариваемого гранулированного сплава АЖК и разработка технологических подходов получения сложных комбинированных деталей из никелевых жаропрочных сплавов CLASS
- Модернизация системы подачи горячей воды замкнутого контура для прогрева стенок камеры распыления
- Модернизация стенда для проверки герметичности капсул
- Выбор режимов и проведение опытных процессов центробежного распыления быстровращающихся слитков-электродов с целью получения качественных гранул заданного фракционного состава
- Изготовление опытной партии гранул по оптимальному режиму
Введение к работе
Актуальность проблемы
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
Возрастают требования и появляются новые критерии и в области создания теплонагруженных деталей нового поколения ракетно-космической техники (РКТ) -увеличение рабочих температур материала горячих узлов РКТ, (в частности -турбонасосного агрегата (ТНА) - с 900-1000К до 1300-1600К), рост долговечности и способности двигателя надежно сохранять характеристики в течение продолжительного срока службы
Таким образом, развитие современной техники требует создания изделий обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками в условиях сложного высокотемпературного нагружения, воздействия агрессивной среды, износа, которые весьма эффективно могут быть получены методами металлургии гранул
К настоящему времени легирование сплавов с целью улучшения прочностных показателей (долговечность при более высоких нагрузках и температурах, малоцикловая усталость и др) достигло такого предела, что получение из них качественных штампованных заготовок становится трудновыпотаимым или вообще невозможным
Усложнение легирования жаропрочных сплавов и связанное с этим снижение пластичности слитков, ухудшение их деформируемости вызвано уменьшением эффективности гомогенизации (поскольку усиливается дендритная и зональная неоднородность слитка, возникают поры и трещины), сужением оптимального температурного интервала деформируемости, а также самого показателя деформируемости Указанные факторы являются причиной повышения расхода дорогостоящего металла и трудоемкости производства
Металлургия гранул, сочетающая затвердевание расплава в виде микрослитков-гранул с высокой скоростью охлаждения (]04-105 град/с) с их последующей консолидацией (в том числе горячим изостатическим прессованием) и с достижением плотной беспористой структуры, позволяет избежать указанных недостатков
При этом технология металлургии гранул инвариантна к сложности, как химического состава сплава, так и конфигурации заготовок деталей Все зависит лишь от совершенства конструкции капсулы, проектируемой с помощью специальных методов расчета
Такая технология обеспечивает не только получение жаропрочных сплавов с высоким содержанием легирующих элементов, (поскольку дает возможность осуществления гораздо
более глубокого диспергирования фазовых и структурных составляющих и резкого снижения уровня дендритной ликвации), но и позволяет осуществлять твердофазное соединение разнородных материалов с плавным переходом одного химического состава в другой и со свойствами зоны соединения не ниже, а в ряде случаев и выше, чем у основных материалов
К несомненным достоинствам метода металлургии гранул следует отнести также возможность изготовления нетто-деталей весьма сложной конфигурации, с минимальной механической обработкой Детали практически такие же, как в случае литья по выплавляемым моделям Это обеспечивает снижение расхода ценных шихтовых материалов в 2-3 раза, повышение КИМ с 0,05-0,2 до 0,4-0,8, уменьшение трудоемкости изготовления деталей в 1,5-3,0 раза и соответственно снижение себестоимости готовых изделий При этом основные механические характеристики превышают свойства материала, полученного традиционной технологией Кроме того, детали по сечению обладают мелкозернистой структурой и изотропными свойствами, что имеет решающее значение, поскольку разрушение происходит в первую очередь в местах наиболее высокого нагружения или в объемах, обладающих наименьшей прочностью
По темпам развития рост мирового производства гранульных материалов превышает 10% в год
ГИП одновременно применяется для изготовления деталей, используемых в энергетике, реактивных двигателях, для производства биметаллических деталей или деталей с градиентным составом, а также деталей, получаемых методом диффузионной сварки Так фирма Boemg рассматривает возможность использования в Boemg RS-83 никелевого сплава (Inconel 625) для корпуса турбины, который весит 163 кг Предполагается, что другие детали, произведенные методами порошковой металлургии (ПМ) и ГИП для Boemg RS-83, будут иметь вес до 500 кг
Перспективность производства в указанной области связывают с активизацией решения проблем дальнейшего повышения качества и уровня механических свойств специальных пресс-изделий, расширения их номенклатуры, а также увеличения производительности и снижения энергозатрат
Цель представленной работы Разработка материалов и технологий получения сложных комбинированных деталей- узлов, обеспечивающих создание двигателей авиационной и космической техники новых поколений на базе активного развития методов и процессов гранульной металлургии высокожаропрочных никелевых сплавов
- создание научных основ, разработка технологии и апробация сложных
комбинированных узлов из разных жаропрочных сплавов и сталей
типа «Ротор» ( стальной вал - гранульный диск- гранульные лопатки) для двигателя РКТ малой тяги, обеспечивающих увеличение КИМ на 20-30%, снижение трудоемкости изготовления в 1,5-2 раза,
типа «Барабан» - цельносварного ротора компрессора высокого давления (КВД) взамен болтового соединения, что позволит снизить вес компрессора на 15-20%, уменьшить уровень вибраций и существенно повысить надежность,
получение качественных мишеней для нанесения жаростойких и коррозионностойких
покрытий на основе интерметаллида Ni3Al с высоким содержанием иттрия для рабочих и
сопловых лопаток современных ГТД,
разработка и оптимизация высокожаропрочного свариваемого гранульного никелевого сплава, не имеющего аналогов,
усовершенствование технологии гранульной металлургии, включая разработку методики и прибора контроля качества гранул,
исследование структуры и свойств материала комбинированных деталей
Научная новизна
Развиты научные основы разработки и оптимизации состава свариваемого гранулированного жаропрочного сплава АЖК с использованием метода интеллектуальной инженерии.
Определены комплексные технологические подходы к совершенствованию технологии гранульной металлургии получения сложных комбинированных деталей из никелевых жаропрочных сплавов с целью обеспечения повышенного качества заготовок
Предложена инновационная технология изготовления мишеней для высококачественных покрытий из интерметаллидов никеля на детали ответственного назначения
На защиту выносятся
-
Усовершенствованная технология гранульной металлургии получения сложных комбинированных деталей ответственного назначения из никелевых жаропрочных сплавов
-
Комплексная технологическая линия и модернизированный процесс получения высококачественных заготовок методом металлургии гранул
-
Обоснованный оптимизированный состав свариваемого гранулированного жаропрочного никелевого сплава АЖК
-
Инновационная технология изготовления мишеней для высококачественных покрытий из интерметаллидов системы никель- алюминий с высоким содержанием иттрия
-
Результаты металловедческих и прочностных исследований влияния усовершенствованной технологии на микроструктуру и механические свойства гранулированных жаропрочных никелевых сплавов ЭП741НП и АЖК
Практическая ценность представленной работы заключается в том, что
разработанная комплексная технология получения высококачественных заготовок деталей сложной формы из жаропрочных никелевых сплавов, в том числе комбинированных, обеспечила возможность выполнения одного из направчений НИОКР Федеральной целевой программы «Развитие оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации на 2007-20 Юг г. и на период до 2015 года»
Разработан оптимизированный состав свариваемого гранулированного никелевого жаропрочного сплава (положительное решение по заявке N 2006124236/02(026285) от 05 12 2007) и принято решение об его опробовании ФГУП ММПП «Салют» в рамках реализации программы «План - график изготовления демонстратора сварного барабана КВД (ВУ01-2070)» №0166 2865
Проведено опробование дисков из сплава ЭП741НП на СМК, полученных по усовершенствованной технологии, получен прирост по всем прочностным характеристикам на 15-20%
Изготовлена и опробована комбинированная модель демонстратора КВДШ из сплавов ЭП741НП и АЖК на предприятии ФГУП ММПП «Салют»
Изготовлены методом металлургии гранул и опробованы мишени СДП-1 и СДП-2 на ММПП «Салют» и МППО им В В Чернышева Получено положительное техническое заключение по исследованию качества покрытий на ФГУП ММПП «Салют», Разработанная технология положена в основу «Технических условий» ТУ № 1732-409-56897835-2007
«Заготовки катодов, изготовленных из сферических гранул методом горячего изостатического прессования (ТИП)» Работа ОАО «Композит» совместно с ООО «Комметпром» по созданию технологии, разработке и организации производства гранульных мишеней для нанесения покрытий награждена серебряной медалью «Металл-Экспо» в 2006 году
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на 24-й и 25-й Международных конференциях «Композиционные материалы в промышленности» Ялта, Крым, 2005, 4-й Международной конференции «Материалы и покрытия в экстремальных условиях», Жуковка, Крым, 2006, 4-й и 5-й Московских Международных конференциях «Теория и практика технологии производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов, (ТПКММ), МГУ, Москва, 2005-й и 2007, ГИП - 2005 (International conference on hot isostatic pressing Pans, May 22-25, 2005), 2-й Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», ИМЕТ им А А Байкова РАН, Москва, 2007, 6-й Международной конференции «Авиация и космонавтика», МАИ, Москва, 2007, 10-й европейской конференции ЕВРОМАТ- 2007 (EUROMAT -2007), Нюрнберг, Германия, 10-13 сентября 2007
Разработанная нами технология получения комбинированного изделия
ответственного назначения в виде диска + вала + лопаток отмечена грамотой на международной конференции ГИП - 2005 (International conference on hot isostatic pressing Pans, May 22-25, 2005)
Научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы подтверждена 5-ю патентами РФ, 9 статьями и тезисами в научно-технических журналах и сборниках
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, содержит 149 страниц, в том числе включает 135 страницы машинописного текста, библиографический список из 142 наименований литературных источников, 47 рисунков, 15 таблиц и 4 приложений
Модернизация системы подачи горячей воды замкнутого контура для прогрева стенок камеры распыления
Разработанные на сегодняшний день гранулированные сплавы на основе никеля позволяют решить проблемы создания ответственных узлов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с рабочей температурой порядка 700 -800С. В настоящее время из целой гаммы гранулированных жаропрочных никелевых сплавов (ЭП741НП, ЭП962П, ЭП975П и др.), используемых в ракетно-космической технике, наибольшее распространение получил сплав ЭП741НП. Применение этого сплава обеспечило выпуск и надежную работу таких изделий, как: РД-146, РД-0142 и др. Его использование позволило полностью исключить имевшие место при стендовой отработке изделий случаи разрушения ответственных деталей ракетных двигателей (крыльчатка, турбонасос и др.). Гранулированные никелевые сплавы оказались существенно более работоспособными при изготовлении из них сложнонагруженных деталей по сравнению с литейными сплавами, из которых они ранее изготавливались. Их прочностные и усталостные характеристики значительно превзошли аналогичные показатели литейных никелевых сплавов.
Вместе с тем, хотя этот класс материалов и обеспечивает заметные преимущества при использовании его в новой технике, все же указанные сплавы имеют один важный недостаток - отсутствие свариваемости.
Невозможность получения качественных сварных соединений этих материалов существенно снижает объемы и уровень их применения в перспективных конструкциях. Поэтому в настоящее время за рубежом ведутся интенсивные исследования, направленные на обеспечение удовлетворительной свариваемости сплавов, получаемых по технологии гранульной металлургии.
Таким образом, для обеспечения дальнейшего прогресса в области производства перспективных ЖРД, имеющих рабочую температуру до 1000С, и ГТД 5-го поколения необходимо создание на базе гранулированных
К сожалению, для дисперсионно-упрочненных никелевых сплавов характерной является их сіслонность к растрескиванию в основном в околошовной зоне. В [119] указывается, что устойчивость металла против околошовного растрескивания в процессе сварки зависит от химического состава сплава, структурного состояния, способа выплавки, технологии и теплового режима сварки.
Укажем приведенные в [119] факторы, позволяющие повысить стойкость жаропрочных никелевых сплавов против растрескивания в процессе сварки: рафинирование металла от цветных примесей, в первую очередь серы и фосфора; формирование в сплаве мелкозернистой рекристаллизованной структуры; микролегирование сплава; легирование твердого раствора сплава, замедляющее диффузию; легирование элементами, повышающими температуру плавления сплава и температуру рекристаллизации; в замедление скорости выделения упрочняющих фаз путем подбора компонентов, образующих комплексно-легированные фазы.
В частности авторы [119] рекомендуют для обеспечения хорошей свариваемости легирование титаном и алюминием в соотношении (Ті : А1), большем, чем 2:1 или для улучшения свариваемости рекомендуется дополнительное легирование ниобием, поскольку сплавы с ниобием имеют относительно малый коэффициент линейного термического расширения, низкую скорость выделения упрочняющей у - фазы Ni3 (А1, Ті, Nb) и небольшие объемные эффекты при ее выделении.
Способствуют улучшению свариваемости также ограничения по содержанию хрома (не более 18%).
В работе [120] сообщается о создании сварного ротора ГТД путем использования проставки из сплава ЭИ698МЦ, полученной методом гранульной металлургии, основной особенностью которой, в значительной мере способствующей улучшению свариваемости, является наличие ультрамелкозернистой структуры. Размер зерна в ней после ГИП и основных у - образующих элементов А1 и Ті и области существования свариваемых и несвариваемых НЖС, которая приведена нами на рисунке 23. Рисунок 23 — Граница между сплавами, упрочненными у фазой, которые свариваются с трудом или не свариваются (выше пунктирной линии), и сплавами, которые свариваются легко (ниже пунктирной линии)
Модернизация стенда для проверки герметичности капсул
Анализ данных, приведенных на рисунке 23, показывает, что все свариваемые сплавы находятся на границе (или ниже нее), представленной в виде пунктирной кривой - в (Ті - А1) области свариваемых сплавов. Исключение составляет лишь свариваемый сплав ЭП99, содержание А1 и Ті в котором превышает соответствующую концентрационную границу существования свариваемости НЖС.
При этом, однако, можно заметить, что содержание А1 и Ті в свариваемых сплавах значительно уступает таковому для высокожаропрочных НЖС. Например, если в свариваемом сплаве ЭИ698 суммарное содержание (А1 + Ті) составляет 4,2 мас.%, то в дисковых сплавах ЭП741НП, Rene-95, MERL-76 оно равно 6,8; 6,0 и 9,3 мас.% соответственно. Естественно, что уровень жаропрочности даже наиболее прочных свариваемых сплавов (в значительной мере определяемый суммарным содержанием в первую очередь этих элементов) заметно ниже соответствующих показателей современных дисковых сплавов, которые в перспективных конструкциях требуется надежно соединять.
Учитывая, что в надежно работающих сварных барабанных конструкциях из дисков ЭП741НП. ЭП962П, ЭП975П и др., материал сварного соединения также должен иметь сопоставимый с этими сплавами уровень прочности и жаропрочности, становится крайне актуальной задачей - создание свариваемого сплава с высоким содержанием у - образующих элементов. Т.е. если рассматривать данные, представленные на рисунке 23, то этот свариваемый сплав должен находиться в области концентраций Ті и AJ, раствора может привести к возникновению значительных внутренних напряжений и появлению микротрещин, нейтрализовать это явление: - значительным снижением уровня сегрегации с тем, чтобы не допускать появление зон ослабленного металла и образования охрупчивающих фаз.
Указанное может быть достигнуто: а) легированием элементами, резко снижающими интервал кристаллизации НЖС; б) введением в состав легирующих, обладающих наименьшей дендритной ликвацией; в) легированием элементами, повышающими Т ц.р у , что должно способствовать увеличению прочности материала при высоких температурах и таким образом сплав более успешно будет противостоять действию, возникающих объемных и термических напряжений; - использованием метода гранульной металлургии для создания свариваемого НЖС, позволяющего получать микрозерна на уровне 20-40 мкм, что обеспечивает релаксацию возникающих при сварки напряжений путем пластической деформации.
В соответствии с соображением (1) нами введены в качестве у -образующих элементов А1 (4,5 мас.%) и Nb (3 мас. %). Реализованная нами предложение отличается от известных рекомендаций, требующих для обеспечения свариваемости вводить в НЖС Ті и А1 в соотношении, превышающим 2:1, и поэтому нуждается в комментариях.
Главной причиной отказа от Ті в качестве легирующего элемента явилось то обстоятельство, что Ті существенно расширяет интервал кристаллизации никелевых сплавов и при этом значительно снижает температуры начала и конца кристаллизации.
В частности Тэвт при легировании Ni алюминием составляет 1385С, а при легировании этого же элемента титаном — всего лишь 1304С.
Сплав никеля с 2 мае. % алюминия имеет температуру ликвидус TL = 1443С, а температуру солидус Ts = 1438С. Интервал кристаллизации его
Приведенные нами выше (см. главу 2) данные, а также материалы, представленные в [126] говорят о том, что присутствующий в сплаве углерод образует карбиды, в том числе и на поверхности гранул. В нашем случае, учитывая отсутствие в составе сплава АЖК Ті и наличие достаточно большого количества Мо — это сложные карбиды типа МбС, МгзСб- Указанные карбиды образуются как в процессе кристаллизации гранул, так и при компактировании - также на границах гранул, поскольку именно эти объемы обладают наибольшей диффузионной проницаемостью, наличием вторых фаз (карбидов, оксидов), а также пор.
Таким образом, в компактированном материале границы гранул декорированы различными карбидами, которые остаются после осуществленной в результате термообработки рекристаллизации и определяют отрицательную «граничную» наследственность материала, выражающуюся в зарождении трещин при высокотемпературном нагружении именно по границам «прежних» гранул.
Выбор режимов и проведение опытных процессов центробежного распыления быстровращающихся слитков-электродов с целью получения качественных гранул заданного фракционного состава
В основу метода интеллектуальной инженерии положена современная концепция развития высокотемпературных материалов применительно к жаропрочным никелевым сплавам, сформулированная в работе [127]. Базой концепции является положение о том, что повышение уровня свойств жаропрочных никелевых сплавов обеспечивается пакетом программ фундаментальных исследований. К ним, в частности, относятся: углубленные исследования влияния легирования на величину и характер упрочнения основными упрочняющими фазами; изучение структурной стабильности системы матрица - упрочняющие фазы в условиях воздействия высоких температур, нагрузок и агрессивной внешней среды; исследования внутренних поверхностей раздела - границ зерен, субзерен, межфазных границ, приповерхностных слоев, являющихся наиболее уязвимыми местами в сплавах, работающих при высоких температурах; управление процессом формирования границ раздела в сплавах (инженерия поверхностей раздела) путем легирования, микролегирования и посредством использования различных технологических приемов (равноосная и направленная кристаллизация, гранульная металлургия, горячая деформация и ГИП, механическое легирование и др.); изучение процесса распада пересыщенного твердого раствора и характеристик формирующейся гетерофазной микроструктуры; изучение новых механизмов упрочнения и способов повышения структурной стабильности материала; исследование точечных и линейных дефектов кристаллической решетки (вакансий, дислокаций), процессов диффузии и других факторов, определяющих структурную стабильность и жаропрочность сплавов.
При анализе структурной стабильности жаропрочных сплавов особое значение придается состоянию внутренних поверхностей раздела. Это связано с тем, что данные элементы микроструктуры обладают повьппенной энергией и диффузионной проницаемостью и являются очагами структурной дестабилизации материала [128]. В монографии [128] рассмотрены различные методы формирования оптимальных границ раздела, обеспечивающих высокую стабильность микроструктуры материала при повышенных температурах. К ним относятся микролегирование сплавов поверхностно-активными элементами, формирование специальных границ раздела, использование принципа «положительного мисфита» (величины несоответствия параметров кристаллических решеток у - твердого раствора и упрочняющей у - фазы в жаропрочных никелевых сплавах) для межфазных границ у\у и др.
В данной работе метод интеллектуальной инженерии, основные положения которого составляют ноу-хау ОАО «Композит», использован для комплексного анализа системы легирования, структуры и свойств гранулированного свариваемого жаропрочного никелевого сплава АЖК [111,129].
Гранулированный свариваемый жаропрочный никелевый сплав АЖК имеет следующий химический состав (в отношении концентрации Сг и Со данный состав является первоначальным, т.к. именно для этих элементов нами осуществлена оптимизация их содержания методом интеллектуальной инженерии): Вначале рассчитаем значение средней атомной массы сплава АЖК Ас: Ас = АА = 52.01x0.17+58.94x0.0581+26.98x0.09515 58.71x0.6099+92.91x0.0184+95.95x0.0476+178.4x0.0008= =8.8417+3.4244+2.5671+35.8072+1.7095+4.5672+0.1427=57.0598
Средняя концентрация валентных электронов в сплаве АЖК составит: Е0 = 0.036 Ас + 6,28 = 0.036x57.0598 + 6,28=8.3342 Затем рассчитаем фактическое значение средней концентрации валентных электронов в сплаве АЖК: Е0 = Z EiQ = 6x0.17+9x0.0581+3x0.09515+10x0.6099+5x0.0184 +6x0.0476+4x0.0008 = 1.02+0.5229+0.2855+6.099+0.092+0.2856+0.0032 =8.3082 Теперь находим искомое значение фактора дисбаланса системы легирования для сплава АЖК: АЕ = Ес - Ео = 8.3082 - 8.3342= - 0.026
Согласно представлениям Г. Морозовой [130], отрицательное значение критерия АЕ в сплаве АЖК говорит о несбалансированности его системы легирования.
К предположению о возможной несбалансированности системы легирования сплава АЖК можно подойти и с другой стороны. Обратим внимание на тот факт, что в данном сплаве очень велико суммарное содержание легирующих элементов с ОЦК решеткой: ОЦК = 23.6 ат. %. В большинстве известных жаропрочных никелевых сплавов величина этого параметра значительно меньше данного значения. Именно высокий уровень 2 ОЦК в сплаве АЖК может служить главной причиной несбалансированности его системы легирования. Поэтому оптимальное содержание в свариваемом сплаве АЖК хрома нами снижено до 14,5 масс %, а кобальта - до 5 масс.%.
Изготовление опытной партии гранул по оптимальному режиму
Электроды сплава АЖК были выплавлены «СМ Компанией» (г. Ступино) способом двойного переплава ВИ+ВДП из чистых шихтовых материалов. Полученные ОАО «Композит» электроды прошли входной контроль по химическому составу и геометрическим параметрам. Результаты входного контроля соответствовали предъявляемым требованиям к данному материалу. Подготовленные электроды распыляли на установке УЦР-4 с частотой вращения 14000 об/мин в смеси рабочих газов, аргон высокой чистоты + гелий марки А. Полученные гранулы были рассеяны и прошли магнитную сепарацию на установке УРиМС в атмосфере аргона высокой чистоты. Была проведена электростатическая сепарация рабочей фракции гранул в смеси рабочих газов: аргон высокой чистоты + гелий марки А. Таким образом, полученные гранулы не имели контакта с воздушной атмосферой. Гранулы сплава АЖК соответствуют техническим условиям ТУ 1798-402-56897835-2006.
Капсулы для двух колец АЖК были изготовлены из стали 20 ОАО «Композит» по чертежам ЛНТ и при их авторском надзоре. Капсулы были сварены и прошли проверку на герметичность, после чего их отожгли на установке СТПВ по стандартному режиму, затем еще раз они были проверены на герметичность. Термическая дегазация, засыпка, заварка 2-х кольцевых капсул производилась на установке СНВ при вакууме 6,7x10" Па. Засыпанные и заваренные капсулы были проверены на герметичность и переданы на газостат. Был проведён режим ГИП.
После ГИП капсулы были измерены, усадка составила на 15-20% по диаметру и высоте заготовки, что соответствует нормальному процессу ГИП. Капсулы обточили, из горловины изготовили шлифы, остаточная пористость соответствовала допустимой. Получение гранул из сплава ЭП741НП было осуществлено по схеме, описанной выше.
Была изготовлена трубная капсула с закладными из 2 механически обработанных компактированных кольцевых капсул сплава АЖК. Капсула на всех этапах изготовления прошла проверку на герметичность. ГИП и термическую обработку комбинированной заготовки проводили по стандартным режимам сплава ЭП741НП.
Все технологические этапы изготовления комбинированной заготовки подвергались контролю и соответствовали требованиям технологической документации ОАО «Композит».
Газостатирование заготовок из сплава АЖК проводили дважды, первый раз по режиму АЖК и второй раз по режиму ЭП741НП, параметры ГИП указаны в п.3.3
Термообработку комбинированных заготовок из сплавов АЖК и ЭП741НП проводили по режиму ЭП 741НП: закалка при температуре 1200+ 10 С, выдержка 8 ч, старение при температуре 870+ 10 С, выдержка 16 ч, старение при температуре 760± 10 С, выдержка 16 ч.
Химический состав полученных компактных заготовок из сплава АЖК приведен в таблице 12. Таблица 12 - Химический состав компактных заготовок из сплава АЖК
Изломы всех разрывных образцов исследовались под бинокулярным микроскопом при увеличении до 30 крат, а отдельные образцы исследовались на сканирующем электронном микроскопе.
В результате исследований разрывных образцов под бинокулярным микроскопом выявлено, что характер разрушения образцов из сплава АЖК, (рисунок 33), является вязким, при этом присутствуют незначительные разрушения по отдельным гранулам. Полностью межгранульный излом, недопустимый по ТУ 92-932-2-259, ни в одном случае не наблюдался. В изломах встречаются только единичные гранулы или группы из трех-девяти гранул. В целом наблюдаются допустимые изломы, внутригранульные.
Фрактографический анализ изломов образцов из сплава АЖК, проведенный на сканирующем электронном микроскопе с энергодисперсионным рентгеновским микроанализатором, показал, что характер разрушения образцов смешанный: вязкий внутризеренный и зернограничный с мелкоямочным рельефом на фасетках границ зерен. Инородных включений и участков, обогащенных примесными элементами, в изломах не обнаружено.
