CC BY
40
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/0321-4664-2022-1-67-75
СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ ЖАРОПРОЧНОГО
НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ЖС6-КП
ПРИ ВЫСОКИХ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ ДАВЛЕНИЯХ
Анатолий Александрович Федоров, докт. техн. наук, Александр Владимирович Беспалов, канд. техн. наук, Роман Сергеевич Комаров, канд. техн. наук
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия, bespalovav@mati.ru
Аннотация. Изложены результаты экспериментального исследования закономерностей высокоскоростной сверхпластической деформации жаропрочного никелевого сплава ЖС6-КП в температурно-скоростном диапазоне обработки металлов давлением. Показана динамика формирования равноосной мелкозернистой структуры из исходной литой в процессе горячего гидропрессования. Описанный феноменологический подход к оценке параметров сверхпластичности, как особого физико-механического эффекта при формоизменении металлов, позволил исследовать процессы сложных напряженных состояний и нагружений на пластометрах высокого давления. Установленное в экспериментах резкое снижение сопротивления деформации мелкозернистого сплава ЖС6-КП при высоких гидростатических давлениях в условиях высокоскоростной сверхпластической деформации дает обоснование для создания новых эффективных способов обработки металлов давлением.
Ключевые слова: горячее гидропрессование, жаропрочные никелевые сплавы, сверхмелкое зерно, пластометры высокого давления, сопротивление деформации, скорость деформации, предельная пластичность, реологические уравнения
Superplasticity of ZhS6-KP Heat-Resistant Nickel Alloy at High Hydrostatic Pressures. Dr. of Sci. (Eng.) Anatoly A. Fedorov, Cand. of Sci. (Eng.) Alexander V Bespalov, Cand. of Sci. (Eng.) Roman S. Komarov
Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russia, bespalovav@mati.ru
Abstract. The results of an experimental study of the regularities of high-speed superplastic deformation of ZHS6-KP heat-resistant nickel alloy in the temperature-speed range of the metal pressure treatment processes are presented. The dynamics of the formation of an equiaxed fine-grained structure from the initial cast one in the process of hot hydraulic forging is shown. The described in the article phenomenological approach to the evaluation of the superplasticity parameters as a special physical and mechanical effect in the shaping of metals allowed us to investigate the processes of complex stress states and loads on high-pressure plastometers. A sharp decrease in the deformation resistance of ZHS6-KP fine-grained alloy established in experiments at high hydrostatic pressures under conditions of high-speed superplastic deformation provides the basis for creation of new effective methods of plastic metal working.
Key words: hot hydraulic forging, heat-resistant nickel alloys, ultra-fine grain, high-pressure plastometers, deformation resistance, strain rate, ultimate plasticity, rheologi-cal equations
Деформируемые жаропрочные никелевые готовления деталей авиационных газотурбин-сплавы (ЖНС) широко используются для из- ных двигателей (ГТД), работающих при высо-
ких температурах, которые достигают 0,8 9пл. Важное практическое значение сплавов на основе никеля стимулирует интенсивные исследования их структуры и свойств.
Матрица сплавов (у-фаза) представляет собой твердый раствор на никелевой основе с ГЦК-решеткой обычно с повышенным содержанием элементов, растворяющихся в никеле: кобальта, хрома, молибдена и вольфрама. Упрочняющей является интерметал-лидная у'-фаза М13(Д!,Т1) с упорядоченной ГЦК-решеткой. Она образуется при кристаллизации сплава (первичная у'-фаза), а также при выделении в дисперсном виде из пересыщенного твердого раствора матрицы.
Сопряженность решеток у- и у'-фаз, близость их периодов (несоответствие периодов решеток составляет менее 0,1 %) создают возможность образования межфазных границ с низкой поверхностной энергией. Это обусловливает высокую стабильность размеров у'-фазы. Жаропрочные свойства никелевых сплавов зависят от размеров зерен: влияние увеличения размера зерен на повышение длительной прочности - надежно установленный результат [1].
Определение факторов, от которых зависит жаропрочность, позволило наметить направления повышения прочностных свойств никелевых сплавов. Эти направления эффективно развивают по линии увеличения содержания и дисперсности у'-фазы, легирования матрицы у'-фазы с целью повышения упругих напряжений на когерентных границах у- и у'-фаз и уменьшения скорости укрупнения выделений при высоких температурах. Для решения перечисленных вопросов наряду с определением режимов обработки усложняют состав сплавов путем комплексного легирования, что позволяет повысить рабочие температуры сплавов до 1000-1050 °С [2].
Однако увеличение жаропрочности сплавов привело к значительному повышению трудоемкости и снижению эффективности их обработки. Повышение жаропрочности всегда снижает пластичность и ухудшает обрабатываемость сплавов давлением. Таким образом, достижение в изделиях высоких эксплуатационных свойств противоречит возможностям технологии их изготовления. Для решения проблемы необходимо обеспечить достаточную техноло-
гическую пластичность и последующее восстановление служебных свойств методами термического воздействия. Технологическую пластичность обеспечить достаточно сложно.
Повысить пластичность можно обработкой сплава в однофазной области. Однако в высоколегированных ЖНС, к которым относится сплав ЖС6-КП, однофазное состояние отсутствует. Поэтому большое практическое значение и актуальность приобретает развитие новых методов обработки жаропрочных сплавов. Среди них эффективным является горячее гидропрессование (ГГП) для перевода сплава в сверхпластичное (СП) состояние [3]. СП - это способность сплавов пластически деформироваться до очень высоких степеней деформации (значение относительного удлинения достигают 1000 % и более) [4]. Для реализации структурной СП в ЖНС необходимым условием является формирование в заготовках или полуфабрикатах мелкозернистой (МЗ с размером зерен 1-15 мкм), ультрамелкозернистой (УМЗ с размером зерен 0,1 - < 1 мкм) или нанокристаллической (НК с размером зерен менее 0,1 мкм) структуры. Явление структурной СП в ЖНС наблюдается при определенных температурно-скоростных условиях: температура 0,8-0,99пл для МЗ, а для УМЗ и НК 0,5-0,79пл [6, 7]. При этом интервал скоростей деформации для большинства сплавов составляет 10-5-10-2 с-1.
Формоизменение в условиях СП открывает также возможности повышения эксплуатационных свойств изделий из ЖНС. СП-деформация, способствуя высокой однородности структуры, обеспечивает отсутствие разнозернистости после термообработки, которая резко ухудшает жаропрочность и является основным видом производственного брака при изготовлении изделий из жаропрочных сплавов.
Термомеханическая обработка (ТМО), осуществляемая в процессе ГГП, оказывает воздействие на такие характеристики микроструктуры, как размер, форма и ориентация зерен, дислокационная структура, морфология межзеренных границ.
На рис. 1 представлена панорама формирования микроструктуры в зоне деформации при ГГП.
Размер зерен определяли методом случайных и направленных секущих согласно
Рис. 1. Панорама формирования МЗ-структуры в очаге деформации сплава ЖС6-КП при ГГП; коэффициент вытяжки 1 = 7,25; температура 0 = 1050 °С (х120)
ГОСТ 21.073.0-75 и ГОСТ 5639.82. По мере течения металла к нижней границе зоны деформации литая структура дробится, микро-дендриты сплющиваются, вытягиваются в направлении течения. Границы микродендритов при этом измельчаются, оставаясь в виде следов. С приближением к оси ГГП происходит формирование рекристаллизованной структуры. Во всем объеме гидропрессованного прутка сформирована МЗ-структура смешанного типа, в которой МЗ-составляющая представляет собой зерна у-фазы размером 5,0 ± 0,3 мкм. МЗ формируется в зонах старых границ, в местах скопления карбидной фазы. В этих участках облегчается возникновение центров рекристаллизации. Полностью литая структура трансформируется в МЗ дуплексного типа, в которой наблюдаются ре-кристаллизованные зерна у-фазы равноосной формы, свободные от дислокаций. При дости-
жении степени деформации 75-80 % на многих межзеренных и межфазных у/у'-границах выявляется характерный для равновесных высокоугловых границ полосчатый контраст. Глобулярные некогерентные выделения термически стабильной 5-фазы эллипсоидной формы присутствуют преимущественно по границам и в тройных стыках зерен у-фазы.
Для перевода ЖНС в СП-состояние важно не только измельчить микроструктуру матрицы у-фазы, но и изменить структуру границ зерен между у- и у'-фазами [4]. Обязательным при этом является наличие между у- и у'-фазами большеугловых границ, что необходимо для развития зернограничного проскальзывания.
Процессы собирательной рекристаллизации заходят достаточно глубоко. Это отрицательно влияет на пластичность при последующей обработке из-за возникновения разнозернистости и укрупнения зерен. При ГГП температура нагрева, назначаемая по результатам исследования реологии сплава на пластометрах высокого давления (ПВД), может быть снижена благодаря высоким отрицательным значениям показателя напряженного состояния ^ < -3,6) [5]. В нашем случае температура нагрева заготовки 1050 °С (при прокатке 1160 °С), что соответствует интенсивному перестариванию сплава ЖС6-КП, когда частицы у'-фазы максимальны по величине, а рекристаллизация еще не началась. При этой температуре у'-фаза еще не растворяется в матрице, и нерастворенные выделения на границах зерен являются барьером, препятствующим их росту.
Как известно, структуру сплавов обычно исследуют при комнатной температуре и она не соответствует высокотемпературному состоянию. При нагреве ЖНС происходят заметные фазовые и структурные превращения из-за коагуляции и растворения у'-фазы и карбидов. Особенно существенны эти изменения в МЗ-материалах [2]. Для исследования были использованы образцы, вырезанные из прутков сплава ЖС6-КП после ГГП с МЗ-структурой дуплексного типа. Средний размер зерна у- и у'-фаз составляет 5,0 ± 0,3 мкм и 2,0 ± 0,15 мкм соответственно. Сплав является методически удобным для проведения модельных исследований, поскольку относится к классу ЖНС с достаточно полно изученными свойствами и вариантами формо-
изменения. Поэтому указанный сплав был выбран для отработки технологических подходов к применению высоких гидростатических давлений (ВГД) при реализации высокоскоростной сверхпластической деформации (ВСПД).
Наряду с изучением механизмов СП-деформации жаропрочных сплавов важна феноменология проявления сверхпластичности. Такие исследования открывают возможности разработки новых способов и устройств для формоизменения жаропрочных МЗ-сплавов при скоростях деформации, имеющих место в реальных процессах обработки металлов давлением (ОМД) (табл. 1). Разработанный фирмой Pratt and Whitney Air craft геторайзинг-процесс, применяемый для изготовления дисков заодно с лопатками, осуществляют при скоростях деформации £ = 10-5-10^ с-1, что требует специального низкоскоростного оборудования и поддержания высокой изотермической температуры с точностью ±1 °С. При этом используется весьма дорогостоящая штампо-вая оснастка из молибденовых сплавов [2].
Цель экспериментального исследования -определение температурно-скоростных условий и напряженного состояния, при которых сплав ЖС6-КП с МЗ-структурой после ГГП проявляет максимальную способность к ВСПД. Эксперименты проводили на ПВД для испытания образцов на растяжение, сжатие и кручение. Особенности конструкции пластометров, схема замера параметров испытаний, организация экспериментов и порядок обработки экс-
периментальной информации запатентованы и описаны в работах [5-8].
Задача испытаний - построение диаграмм:
а5 = ст8(0, е, £), (1)
Лр = Лр(0, £, к), (2)
где ст3 - сопротивление деформации;
Лр - предельная степень деформации до разрушения;
0 - температура деформации; £ - скорость деформации; е - степень деформации; к - показатель напряженного состояния.
Для построения диаграмм (1) использовали, в основном, испытания на сжатие, а для построения диаграмм (2) применили все виды испытаний (растяжение, сжатие и кручение) на ПВД. Главным требованием методики испытаний на сжатие было обеспечение однородности деформации на протяжении всего цикла испытаний, а для всех трех видов испытаний - постоянство скорости деформации. Диаграммы отражают диапазон температур, скоростей деформаций и показателей напряженного состояния, имеющих место для различных видов ОМД.
Планом эксперимента предусмотрено проведение 36 испытаний на сжатие в условиях квазиоднородной деформации специально разработанных образцов [8] для построения диаграмм (1) и 36 испытаний образцов на растяжение и кручение для построения диаграмм (2). Испытания охватывают температурный интервал 0 = 950-1150 °С, показатель напряженного состояния к = -0,58...-3,6, три значения постоянной скорости деформации £ = 4- 10-2 с-1; £ = 7 • 10-1 с-1; £ = 3- 101 с-1 и величину степени деформации до е = 84 %. Эти параметры имеют место практически для всех основных видов ОМД. Обработку экспериментальной информации проводили с использованием универсальной интегрированной системы 31а11в11оа.
В результате испытаний специальных образцов сплава ЖС6-КП с МЗ-структурой в условиях квазиоднородной деформации на ПВД установлен типичный для СП-деформации вид зависимости (1) (рис. 2), который наблюдался ранее при исследовании других никелевых сплавов [9]. Причем скорости деформации соответствуют скоростям для обычных процессов
Таблица 1 Классификация процессов ОМД по величине средней скорости деформации [8]
Процесс ОМД £ср, с-1
Изостатическое (изотермическое) деформирование 10-5-10-4
Прессование (на гидравлических прессах) 10-3-10-2
Горячая прокатка 10-2-101
Холодная прокатка 100-102
Волочение 101-102
Штамповка на прессах (КГШП) 101-102
Ковка на молоте 101-103
МПа 410
240
■ >410 о 1150 □ <240 0'°С
■ <40
_ >600 11-,и ^10
;_:<470 0'°С ■ < 120
в
Рис. 2. Диаграммы (1) МЗ-сплава ЖС6-КП:
а - 4 • 10-2 с-1; б - 7 • 10-1 с-1; в -3 •
101 с-1
Рис. 3. Диаграммы (2) МЗ-сплава ЖС6-КП:
а - 4 • 10-2 с-1; б - 7 • 10-1 с-1; в - 3'
101 с-1
ОМД (см. табл. 1). То есть можно утверждать, что имеет место ВСПД. Следует отметить, что вид зависимости (1) при испытаниях на растяжение и сжатие для идентичных температур-но-скоростных и силовых условий практически совпадает. Этот факт подтверждает гипотезу Людвика о «единой кривой» течения.
Установлено, что для МЗ гидропрессованного сплава ЖС6-КП увеличение скорости деформации с 4 • 10-2 до 3 • 101 с-1 практически не меняет коэффициент деформационного упрочнения, но сохраняет высокий уровень предельной пластичности в исследованном диапазоне показателя напряженного состояния (рис. 3). В результате деформации при температуре 1050 °С структура сплава стабильна.
Поверхности (1) удовлетворительно аппроксимируются выражением:
сто = а5
73
-ехр[а 4(а19 + а6)].
(3)
После проведения экспериментов по определению сопротивления деформации сплава были установлены соответствующие значения коэффициентов уравнения (3) (табл. 2).
По аналогии с тремя исследованными скоростями деформации, характерными для основных процессов ОМД (см. табл. 1), рассматриваемый в работе сплав подчиняется 9 моделям сопротивления деформации: для каждого фиксированного значения скорости деформации представлены 3 модели сопротивления деформации, характеризующиеся своим набором коэффициентов.
Поверхности предельной пластичности, построенные по результатам испытаний, позволяют констатировать тот факт, что по мере перехода к в область отрицательных значений пластичность исследованного сплава непрерывно повышается и практически мало зависит от температуры в интервале 1050-1100 °С. При снижении к до величины
Таблица 2 Коэффициенты реологического уравнения (3)
с-1 е. % a4 %
4 • 10-2 10 159,19 21 • 10-6 6 • 10-3 153- 10-6 904,514 183,371
50 32,56 4- 10-5 8 • 10-3 149- 10-7 1281,51 97,09
75 486,09 1 • 10-4 4 • 10-4 201 • 10-8 111,08 571,46
7 • 10-1 10 101,38 24 • 10-2 9 • 10-3 162- 10-6 868,987 172,019
50 3,71 3- 10-3 1 • 10-3 135- 10-7 1168,11 81,04
75 482,81 6- 10-5 3-10"4 237- 10-8 321,002 918,46
3- 101 10 119,92 37 • 10-2 7 • 10-3 137- 10-8 763,734 161,018
50 42,11 1 • 10-3 2 • 10-4 143- 10-6 731,71 87,08
75 501,41 9 • 10-4 5 • 10-4 202- 10-6 406,009 930,88
-2,5 и ниже разорвать образцы при растяжении на ПВД не удается (рис. 4).
Образцы разрушаются только после разрядки пластометра. Для практических целей испытаний разрушения и не требуется, так как деформации заведомо превышают имеющие место в реальных процессах ОМД.
Следует отметить, что приведенный на рис. 4 набор образцов характерен также для скоростей деформации 4 • 10-2 с-1 и 3 • 101 с-1 в том же температурном диапазоне. Это наглядно видно из диаграмм (см. рис. 3) и объясняется наложением на механизм СП-
деформации условий всестороннего неравномерного сжатия.
Поверхности (2) удовлетворительно аппроксимируются выражением:
Лр = [уэ2 - (уэ1 - уэ2 )5] еХР{[фэ2 -
- (Фэ1 -Фэ2^}ехр
Г 0 л 8э "
У э итт
о
V тах у
(4)
После проведения экспериментов по определению предельной пластичности сплава были установлены соответствующие значения коэффициентов уравнения (4) (табл. 3).
Рис. 4. Образцы после испытания на ВСПД (X = 7 • 10-1 с-1) при ВГД ^ = -3,6):
а - исходный образец; б - 950 °С (8 = 43 %); в - 1000 °С (8 = 62 %); г -1050 °С (8 = 272 %); д - 1100 °С (8 > 362 %); е - 1150 °С (8 = 187 %)
Рис. 5. Последовательность технологических переходов при изготовлении лопатки первой ступени турбины из гидропрессованной заготовки сплава ЖС6-КП:
а - гидропрессованный пруток; б - промежуточная заготовка «катушка»; в - заготовительная штамповка; г - окончательная штамповка; д - готовая лопатка
Таблица 3 Коэффициенты реологического уравнения (4)
с-1 к Уз1 Уэ2 Фэ1 Фэ2 Уэ Зэ
4 • 10-2 -3,6 41,37 24,76 0,42 0,41 0,79 9 • 10-4
-2,6 29,61 21,54 0,12 0,21 0,28 11 • 10-3
-1,6 10,43 16,21 0,31 0,09 0,03 6- 10-5
7 • 10-1 -3,6 72,05 81,78 0,45 0,36 31,67 7 • 10-3
-2,6 38,11 48,03 0,67 0,68 25,48 2 • 10-4
-1,6 17,88 26,92 0,27 0,91 49,05 4 • 10-3
3- 101 -3,6 10,95 12,54 41 • 10-4 27 • 10-5 2 • 10-6 17 • 10-4
-2,6 13,14 116,01 9 • 10-4 36- 10-5 8 • 10-6 19 • 10-3
-1,6 5,06 81,83 28 • 10-4 69 • 10-5 9 • 10-3 3- 10-5
Аппроксимирующие зависимости (3) и (4) удовлетворительно совпадают с экспериментальными результатами. При статистической обработке опытных данных суммарная ошибка не превышает 5 %. Представленные зависимости использованы в расчетах параметров горячей объемной штамповки лопаток (рис. 5).
Формирование МЗ-структуры сплава после ГГП обеспечивает в условиях последующей деформации при ВГД повышение скорости проявления СП до значений, гарантируемых возможностями типового оборудования для ОМД, что подтверждается установленными свойствами сплава (табл. 4).
Закономерности (1) и (2), имеющие место в процессе СП-деформации при ВГД, явились основой создания новых технологических процессов формоизменения, схема одного из которых для изготовления дисков приведена на рис. 6.
Герметичный контейнер 2 размещают на опоре 6, установленной в рабочем простран-
Таблица 4 Механические свойства сплава ЖС6-КП при испытаниях на ПВД
Свойства е, °с
950 1000 1050 1100 1150
З, % 43 62 272 >362 187
ст5, МПа 608 487 93 62 34
т 0,24 0,28 0,36 0,46 0,40
стве гидравлического пресса НР 630, после чего в коническое отверстие 7 опоры помещают вспомогательную заготовку 8, выполненную с расчетным переменным диаметром из меди М1. Профиль вспомогательной заготовки рас-
ч\\\ \
Рис. 6. Схема штамповки диска в условиях ВСПД (патент RU 2748460):
1 - пуансон; 2 - герметичный контейнер; 3 - заготовка с торцовыми выточками и осевым отверстием (патент Ки 2627957); 4 - нижняя плита; 5 - уплотнение; 6 - опора; 7 - коническое отверстие; - вспомогательная заготовка; 9 - рабочая среда; 10 - дроссельный канал; 11 - верхняя плита
8 -
считывают исходя из требуемой постоянной скорости деформации заготовки 3 по методике, изложенной в работе [8]. Часть полости контейнера заполняют рабочей средой 9, на которую опускают нижнюю плиту 4, имеющую дроссельный канал 10 и герметичное уплотнение 5. Затем на нижнюю плиту 4, нагретую до 1100 °С, помещают нагретую до 1050 °С заготовку 3 с цилиндрическими полостями на рабочих торцах и отверстием по оси, после чего с помощью пуансона 1 на торец испытуемого образца опускают верхнюю плиту 11, обеспечивая при ее перемещении передачу усилия от пуансона 1 через заготовку 3 на нижнюю плиту 4, инициируя ее перемещение и воздействие при этом на рабочую среду 9, находящуюся в части полости контейнера 2 между нижней плитой 4 и опорой 6. При достижении необходимого гидростатического давления начинается истечение рабочей среды 9 через дроссельный канал 10 нижней плиты 4 в осевое отверстие и цилиндрические полости на рабочих торцах заготовки 3. Непрерывный поток рабочей среды 9 под гидростатическим давлением формирует активное гидродинамическое трение на поверхностях контакта заготовки с плитами 4 и 11, причем благодаря выдавливанию вспомогательной заготовки 8 через коническое отверстие 7 сохраняется постоянство скорости деформации, а гидростатическое давление рабочей среды 9 обеспечивает необходимый показатель напряженного состояния ^ Гидродинамическое трение на торцах заготовки 3 и контролируемая скорость перемещения плиты 4 обеспечивают ее квазиоднородную деформацию в пределах параметров ВСПД. На рис. 7 представлены модельные образцы дисков. Диаметр исходной заготовки 42 мм.
В разработанном процессе в очаге деформации показатель напряженного состояния
а б в
Рис. 7. Модельные диски из МЗ-сплава ЖС6-КП после штамповки в условиях ВСПД:
а - исходная заготовка; б, в - после осадки на 66 и 83 % соответственно
существенно меньше, чем -3,6. При этом температура инструмента сопоставима с температурой нагрева заготовок, и условия деформирования близки к изотермическим.
Жаропрочные свойства сплава после обработки в СП-состоянии при ВГД оценивали по пределу длительной прочности - наибольшему напряжению, которое выдерживает материал, не разрушаясь при заданной температуре, продолжительности испытаний и рабочей атмосфере. Обеспечение жаропрочных свойств, определяемых этой характеристикой, предусматривает создание в сплаве особо устойчивого структурного состояния, гарантирующего его длительную надежную работу в условиях эксплуатации. Для этого необходима наиболее полная реализация факторов, влияющих на жаропрочность и, прежде всего, наличие упрочняющих когерентных у'-выделений, а также образование однородной крупнозернистой структуры.
Термическую обработку образцов после ВСПД проводили в программируемой высокотемпературной печи сопротивления фирмы ATS. Режим термической обработки, рекомендуемый для сплава ЖС6-КП: выдержка при температуре 1220 °С в течение 4 ч, закалка на воздухе и последующее старение при температуре 950 °С в течение 2 ч. При этом скорость нагрева составляла 10 °С/мин. После термообработки в диске формируется однородная крупнозернистая структура со средним размером зерен у-фазы 117 мкм, что обеспечивает достижение требуемого комплекса эксплуатационных свойств.
В результате стандартных испытаний установлена стабилизация показателей длительной прочности (а 900 = 270 МПа). Следует отметить более узкий интервал времени разрушения образцов по сравнению с образующимся после обычных видов деформации. Это объясняется однородностью структуры сплава после СП-деформации при ВГД и является, по существу, новым методом стабилизации свойств сплава.
Влияние обработки сплава ЖС6-КП в условиях СП при ВГД на его служебные свойства требует дальнейших исследований, но уже сейчас можно утверждать, что после термической обработки свойства в этом состоянии не уступают, а в ряде случаев превосходят свойства сплава, обработанного по традиционным режимам.
Заключение
1. Целесообразность использования ВСПД для обработки сплава ЖС6-КП определяется легкостью получения после ГГП МЗ-структуры дуплексного типа с размером зерен < 10 мкм, подтверждается возможностью обеспечения при ВГД температурно-скоростных условий деформации, характерных для традиционных видов ОМД, и положительным влиянием СП-деформации на служебные свойства сплава.
2. Впервые на сплаве ЖС6-КП показано, что сформированная в нем после ГГП смешанная структура с МЗ-составляющей обеспечивает повышение скорости деформации и снижение температуры проявления СП по сравнению с ранее установленными показателями. Максимальные характеристики СП сплава достигаются при 0 = 1050-1100 °С; ^ = 4 • 10-2 - 3 • 101 с-1. При этом относительное удлинение 5 > 362 %, сопротивление деформации по сравнению с исходным литым состоянием снижается в 6-8 раз
до значения а5 = 62-68 МПа, параметр скоростной чувствительности m > 0,4.
3. Полученные в работе экспериментальные сведения явились основой для разработки технологии изготовления лопаток и дисков из деформируемого дисперсионно-твердеющего ЖНС ЖС6-КП. Технология включает операции ГГП при пониженной температуре (0 = 1050 °С) для получения МЗ-структуры и последующее формоизменение при ВГД (показатель напряженного состояния k < -3,6 со скоростями деформации, характерными для обычных процессов ОМД, 4-10-2 с-1 - 3-101 с-1) без использования сложных и дорогостоящих изотермических блоков. На новую технологию выданы патенты. Изобретения могут быть использованы, в частности, при изготовлении деталей типа «блиск» для авиационных и наземных ГТД. Новая технология является платформенной для разработки способов и устройств, которые будут востребованы при изготовлении деталей из ЖНС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кишкин С.Т. Создание, исследование и применение жаропрочных сплавов: Избранные труды (К 100-летию со дня рождения). М.: Наука, 2006. 407 с.
2. Akca E.A. Review on superalloys and IN718 nickelbased INCONEL superalloy // Periodicals of engineering and natural sciences. 2015. Vol. 3. № 1. P. 15-27.
3. Колпашников А.И., Вялов В.А., Федоров А.А., Петров А.П. Горячее гидропрессование металлических материалов. М.: Машиностроение, 1977. 271 с.
4. Кайбышев О.А. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируе-мых сплавов. М.: Наука, 2002. 438 с.
5. Федоров А.А., Беспалов А.В., Комаров Р.С. Пластометры высокого давления// Технология машиностроения. 2020. № 4. С. 48-53.
6. Федоров А.А., Беспалов А.В., Комаров Р.С. Применение высоких гидростатических давлений для исследования сопротивления деформации металлов // Технология машиностроения. 2017. № 8. С. 11-15.
7. Федоров А.А., Беспалов А.В., Комаров Р.С. Моделирование процесса осадки цилиндрического образца с торцевыми выточками и отверстием // Технология легких сплавов. 2018. № 3. С. 74-77.
8. Федоров А.А., Беспалов А.В., Комаров Р.С. Определение сопротивления деформации металлов с использованием образца новой конструкции // Технология машиностроения. 2018. № 9. С. 48-51.
9. Reed R.C. The superalloys fundamentals and applications. New York: Cambridge University Press, 2006. 372 p.
REFERENCES
1. Kishkin S.T. Sozdaniye, issledovaniye i primeneniye zharoprochnykh splavov: Izbrannyye trudy (K 100-leti-yu so dnya rozhdeniya). M.: Nauka, 2006. 407 s.
2. Akca E.A. Review on superalloys and IN718 nickelbased INCONEL superalloy // Periodicals of engineering and natural sciences. 2015. Vol. 3. № 1. P. 15-27.
3. Kolpashnikov A.I., Vyalov V.A., Fedorov A.A., Pet-rov A.P. Goryacheye gidropressovaniye metallicheskikh materialov. M.: Mashinostroyeniye, 1977. 271 s.
4. Kaybyshev O.A. Sverkhplastichnost', izmel'cheniye struktury i obrabotka trudnodeformiruyemykh spla-vov. M.: Nauka, 2002. 438 s.
5. Fedorov A.A., Bespalov A.V., Komarov R.S. Plastometry vysokogo davleniya // Tekhnologiya ma-shinostroyeniya. 2020. № 4. S. 48-53.
6. Fedorov A.A., Bespalov A.V., Komarov R.S. Primeneniye vysokikh gidrostaticheskikh davleniy dlya issle-dovaniya soprotivleniya deformatsii metallov // Tekhnologiya mashinostroyeniya. 2017. № 8. S. 11-15.
7. Fedorov A.A., Bespalov A.V., Komarov R.S. Mo-delirovaniye protsessa osadki tsilindricheskogo ob-raztsa s tortsevymi vytochkami i otverstiyem // Tekhnologiya lyogkikh splavov. 2018. № 3. S. 74-77.
8. Fedorov A.A., Bespalov A.V., Komarov R.S. Opredeleniye soprotivleniya deformatsii metallov s ispol'zovaniyem obraztsa novoy konstruktsii // Tekhnologiya mashinostroyeniya. 2018. № 9. S. 48-51.
9. Reed R.C. The superalloys fundamentals and applications. New York: Cambridge University Press, 2006. 372 p.
