22.12.2017

Об испытаниях нового российского материала для лопаток авиационных двигателей

ai-222-25-engine_0.jpg

Отечественные производители газотурбинных двигателей из НПЦ газотурбостроения «Салют» сообщили о результатах исследований нового материала АЛЮМОКС. Сегодня, когда развитие лопаток турбин с применением в процессе изготовления никелевых жаропрочных сплавов практически достигло своего предела, востребованы новые решения и материалы.

Как сообщают специалисты по металлургии предприятия, «основными направлениями совершенствования рабочих характеристик авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) нового поколения являются повышение тяги и снижение массы. Высокие температуры плавления и реакционная способность ряда композитных сплавов приводят к их взаимодействию с большинством огнеупорных материалов. Возможность применения для этих целей традиционных керамических материалов практически полностью исчерпана, или, в лучшем случае, значительно ограничена. Для надежного осуществления процесса высокоградиентной направленной кристаллизации требуется повысить рабочие температуры тигля и керамической формы до 1800 градусов Цельсия, что почти на 200 градусов выше, чем в промышленной технологии. Обеспечение таких температур требует использования только безкремнеземистого связующего и тугоплавких огнеупорных материалов (оксидов иттрия, циркония, алюминия). Такое новое безкремнеземистое связующее было разработано на предприятии «ГНИИХТЭОС» на основе алюминий-органических соединений (АЛЮМОКС), а технологию изготовления на его основе литейных форм по выплавляемым моделям разработали специалисты кафедры «Технологии и системы автоматизированного проектирования металлургических процессов» МАИ, возглавляемой доктором технических наук, профессором Виктором Моисеевым. Первые опытные партии изготовленных форм были апробированы в совместной работе МАИ и «Салюта».

По итогам испытаний установлено, что связующее АЛЮМОКС обеспечивает высокую огнеупорность и химическую инертность формы к заливаемым жаропрочным сплавам при температурах до 1800 градусов, позволяет создать оптимальную по термостойкости монооксидную форму огнеупора.
Металлографические исследования рабочих лопаток турбины высокого давления турбореактивного двигателя АИ-222-25 для самолета Як-130 показали, что при использовании даже комбинированной формы с 2 защитными слоями на связующем АЛЮМОКС глубина взаимодействия между металлом отливки и формой (металлооксидный слой) примерно в 7 раз меньше, чем на лопатках, изготовленных по серийной технологии, и не превышает 5 мкм.
Кроме того, форма на основе нового связующего имеет более чем в 2 раза большую теплопроводность по сравнению с формой на основе этилсиликата, позволяя получать у лопаток с равноосной структурой зерен более стабильную макроструктуру, а в случае монокристаллических лопаток — сократить междендритное расстояние за счет увеличения температурного градиента.

На производстве уверены, что применение керамических форм с АЛЮМОКСом позволит значительно повысить качество литья и, соответственно, рабочие свойства лопаток, влияющие на эксплуатационные характеристики и ресурс ГТД. Важно и то, что новая технология изготовления оболочковой формы, разработанная в МАИ, полностью вписывается в традиционную технологию, практически без изменения аппаратурного обеспечения

Также в России сейчас активно ведутся работы по отработке технологии состава форм для литья титановых и интерметаллидных Ti-Al сплавов, а также сплавов на основе ниобия. Кроме этого, имеются положительные результаты в области изготовления стержней и тиглей на основе АЛЮМОКС.

Нравятся наши материалы? Вы можете помочь проекту!

1