Влияние возврата собственного производства на структуру и свойства жаропрочного никелевого сплава ЖС6У

Abstract

Для изготовления литых лопаток газотурбинного двигателя (ГТД), используют дорогостоящие никелевые сплавы, причем на сами лопатки расходуется лишь небольшая их часть, остальное - это элементы литниково питающей системы. Поэтому большая часть сплава после заливки представляет собой отходы, использование которых повторно значительно снижает себестоимость лопаток. Однако использование возврата сопряжено с некоторыми рисками, связанными с возможностью загрязнения сплава неметаллическими включениями и угаром легирующих компонентов. Поэтому исследование последствий использования возврата собственного производства в изготовлении лопаток весьма актуально.

В статье рассмотрено влияние возврата собственного производства на структуру и фазовый состав сплава ЖС6У-ВИ и его механические свойства. Были изучены образцы лопаток ГТД, изготовленные методом литья в оболочковые керамические формы из возврата собственного производства сплава ЖС6У-ВИ, а также специально отлитые в медную форму образцы из исходного сплава ЖС6У-ВИ, без использования возврата, а также с использованием 50% и 100% возврата в шихте. Исследование структуры проводили с использованием электронной и оптической микроскопии. Идентификация фаз и структурных составляющих производилась по результатам микрорентгеноспектрального анализа (МРСА) и с использованием расчётов фазового состава в программе Thermo-Calc. Исследования проводились на образцах в литом и отожженном в течение 4 часов при 1210 °С состояниях. Было показано, что использование возврата в шихте принципиально не изменяет фазовый состав сплава. Несколько повышенное содержание неметаллических включений в структуре сплава, выплавляемого с использованием возврата, не влияет на механические свойства сплава. Механические свойства после термической обработки (σ_в = 1090-1100 МПа и δ = 9-11%), полученные на образцах, выплавленных с применением возврата 50 и 100% от массы шихты, полностью удовлетворяют требованиям ТУ1-92-177-91, предъявляемым к сплаву ЖС6У-ВИ. В процессе затвердевания большая часть крупных включений сосредотачиваются в поверхностных зонах отливок, что затрудняет их механическую обработку, вследствие чего использование в шихте 100% возврата без его предварительной переработки не рекомендуется. Приемлемые результаты были достигнуты при применении 50% очищенного возврата собственного производства.