Удосконалення технології виплавки зливків із нікелевих сплавів методом вакуумно-дугової переплавки

V. S. Yefanov, O. V. Ovchynnykov, O. A. Dzhuhan, S. M. Tkachenko, V. S. Zhdan

Анотація


Анотація. Мета дослідження – удосконалення технологічних режимів виплавки катодів на основі нікелю системи Ni−Cr−Al−Y для підвищення їх якості, а саме − зменшення загальної кількості дефектів у вигляді несуцільностей, пор, непроплавів і підвищення гомогенності структури та хімічного складу. Методика. Для приготування шихти під переплавку вихідні матеріали подрібнювалися до необхідного розміру та ретельно перемішувалися, що дозволяло забезпечити рівномірний розподіл легуючих елементів у всьому об’ємі шихти. Для отримання дослідних зливків використовували вакуумно-дугову гарнісажну піч. Маса завантаження шихти на одну плавку становила 4 000...6 000 г. Відпрацювання режимів переплавки проводилося шляхом експериментальної реалізації процесу. Діапазон режимів такий: I = 450...1 800 A, U = 30...45 V, t = 25...35 хв, попередньо створювався вакуум 1∙10-4 мбар, робоче середовище − суміш газів Ag/He (70/30), тиск 0,5 бар, температура підігріву кокілю 250...800 °С, температура розплаву перед заливанням 1 400...1 700 °С. Для всебічного оцінювання хімічного складу проводили дослідження в двох зонах фрагменту відливка, в центральній частині зразка та на його поверхні. Досліджували хімічний склад із застосуванням багатоцільового растрового електронного мікроскопу РЕМ 106І, оснащеного системою мікроаналізу. Металографічні дослідження отриманої структури зливка проводилися за допомогою оптичного й електронного мікроскопів. Результати. Встановлено, що використання вакуумно-дугової переплавки для отримання сплавів на основі нікелю із застосуванням прийомів приготування шихти різної дисперсності і уточненням параметрів технологічного процесу плавки дозволяє отримувати зливки з мінімальною кількістю характерних дефектів, з утворенням однорідної структури і з рівномірним розподілом легуючих елементів у всьому об’ємі сплаву. Наукова новизна. Встановлено закономірності впливу технологічних параметрів підготовки шихти і процесу плавлення на структуру і властивості жароміцних сплавів на нікелевій основі. Практичне значення. Практичне використання отриманих результатів дозволить значно підвищити гомогенність і однорідність зливків у виробництві катодів для нанесення покриттів, що, у свою чергу, позитивно позначиться на якості покриттів та загальному ресурсі деталей.


Ключові слова


шихта; легуючий елемент; нікелевий сплав; плавка; відливок; структура; властивості

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Симс Ч. Т. Суперсплавы II : Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок : моногорафия / Ч. Т. Симс. − Москва : Металлургия, 1995. − 384 с.

Масленков С. Б. Справочник жаропрочных сталей и сплавов / С. Б. Масленков. − Москва : Металлургия, 1983. − 192 с.

Ефанов В. С. Влияние технологии изготовления катодов на качество покрытий лопаток турбины / В. С. Ефанов, В. В. Клочихин, А. А. Педаш, В. Г. Шило // Вестник двигателестроения. − 2018. − № 1. − С. 132−137.

Овчинников А. В. Технология выплавки слитков для получения катодов из кобальтоваго сплава способом дугового переплава / А. В. Овчинников, С. М. Теслевич, Д. Л. Тизенберг, В. С. Ефанов // Современная электрометаллургия. − 2019. − № 1. − С. 23−27.

Электронно-лучевая плавка тугоплавких и высокореакционных металлов : монография / [Б. Е. Патон, Н. П. Тригуб,

С. В. Ахонин]. − Киев : Наукова думка, 2008. − 312 с.

Литейные сплавы на основе тяжелых цветных металлов: монография / [Р. К. Мысик, А. В. Сулицин, С. В. Брусницын]. – Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2016. − 140 с.

Асланян И. Р. Современные тенденции развития технологии изготовления модельных композиций для литья жаропрочных сплавов / И. Р. Асланян, О. Г. Оспенникова // Фундаментальные и прикладные исследования в области создания литейных жаропрочных никелевых и интерметаллидных сплавов и высокоэффективных технологий изготовления деталей ГТД : науч.-техн. конф. − 2017. − С. 49–58.

Горюнов А. В. Современная технология получения литейных жаропрочных никелевых сплавов / А. В. Горюнов, В. Е. Ригин // Авиационные материалы и технологии. − 2014. − № 2. − С. 3−7.

Сидоров В. В. Организация производства литых прутковых заготовок из современных литейных высокожаропрочных никелевых сплавов / В. В. Сидоров, В. Е. Ригин, Д. Е. Каблов // Литейное производство. − 2011. − № 10. − С. 2−5.

Ночовная Н. А. Исследование литейных характеристик жаропрочного интерметаллидного титанового сплава ВТИ-4 / Н. А. Ночовная, А. С. Кочетков, К. А. Боков, В. И. Иванов // Труды ВИАМ : электрон. науч.-технич. журн. − 2017. − № 5. − Ст. 02. − Режим доступа : URL: http://www.viam-works.ru

REFERENCES

Sims Ch.T. Supersplavy II: zharoprochnye materialy dlya aehrokosmicheskih i promyshlennyh ustanovok [Superalloys II: heat-resistant materials for aerospace and industrial installations]. Moscow : Metallurgiya Publ., 1995, 384 p. (in Russian).

Maslenkov S.B. Spravochnik zharoprochnyh stalej і splavov [Reference book of heat-resistant steel and alloys]. Moscow : Metallurgiya Publ., 1983, 192 p. (in Russian).

Yefanov V.S., Klochikhin V.V., Pedash A.A. and Shylo V.G. Vlijanie tehnologii izgotovlenija katodov na kachestvo pokrytij lopatok turbiny [The effect of cathode manufacturing technology on the quality of turbine blade coatings]. Vestnik dvigatelesroeniya [Bulletin of engine building]. 2018, no. 1, pp. 132−137. (in Russian).

Ovchinnikov A.N., Teslevich S.M., Tizenberg D.L. and Yefanov V.S. Tehnologija vyplavki slitkov dlja poluchenija katodov iz kobal'tovago splava sposobom dugovogo pereplava [Technology of melting ingots of cobalt alloy by the arc remelting method]. Sovremennaja jelektrometallurgija [Modern electrometallurgy]. 2019, no. 1, pp. 23−27. (in Russian).

Paton B.Y., Trigub N.P. and Ahonin S.V. Elektronno-luchevaya plavka tugoplavkih I vyisokoreaktsionnyh metallov [Electron beam melting of refractory and highly reactive metals]. Kyiv : Nakova dumka Publ., 2008, 213 p. (in Russian).

Mysik R.K. Litejnye splavy na osnove tjazhelyh cvetnyh metallov [Casting alloys based on heavy non-ferrous metalsd on heavy non-ferrous metals]. Ekaterinburg: Ural'skogo universiteta Publ, 2016, 140 p. (in Russian).

Aslanjan I.R. and Ospennikova O.G. Sovremennye tendencii razvitija tehnologii izgotovlenija model'nyh kompozicij dlja lit'ja zharoprochnyh splavov [Modern trends in the development of technology for making model compositions for casting superalloys]. Fundamental and applied research in the field of creating foundry heat-resistant nickel and intermetallic alloys and highly efficient technologies for the manufacture of GTE parts : scient. and tech. conf., 2017, pp. 49−58. (in Russian).

Gorjunov A.V. and Rigin V.E. Sovremennaja tehnologija poluchenija litejnyh zharoprochnyh nikelevyh splavov [Modern technology for casting high-temperature nickel alloys]. Aviacionnye materialy i tehnologii [Aviation materials and technologies]. 2014, no. 2, pp. 3–7. (in Russian).

Sidorov V.V., Rigin V.E. and Kablov D.E. Organizacija proizvodstva lityh prutkovyh zagotovok iz sovremennyh litejnyh vysokozharoprochnyh nikelevyh splavov [Organization of production of cast bar stock from modern foundry high-temperature nickel alloys]. Litejnoe proizvodstvo [Foundry]. 2011, no. 10, pp. 2−5. (in Russian).

Nochovnaja N.A., Kochetkov A.S., Bokov K.A. and Ivanov V.I. Issledovanie litejnyh harakteristik zharoprochnogo intermetallidnogo titanovogo splava VTI-4 [Research of casting characteristics of heat-resistant intermetallic titanium alloy VTI-4]. Trudy VIAM : jelektron. nauch.-tehnich. zhurn., 2017, no. 5, art. 02.


Пристатейна бібліографія ГОСТ