[go: up one dir, main page]

RU2288295C1 - Method of treatment of articles of complex configuration made from nickel-based dispersion hardening alloys - Google Patents

Method of treatment of articles of complex configuration made from nickel-based dispersion hardening alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2288295C1
RU2288295C1 RU2005115621/02A RU2005115621A RU2288295C1 RU 2288295 C1 RU2288295 C1 RU 2288295C1 RU 2005115621/02 A RU2005115621/02 A RU 2005115621/02A RU 2005115621 A RU2005115621 A RU 2005115621A RU 2288295 C1 RU2288295 C1 RU 2288295C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
articles
cooling
temperature
heat treatment
nickel
Prior art date
Application number
RU2005115621/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
ров Андрей Владимирович Мал (RU)
Андрей Владимирович Маляров
зычный В чеслав Феоктистович Безъ (RU)
Вячеслав Феоктистович Безъязычный
Анатолий Васильевич Лобанов (RU)
Анатолий Васильевич Лобанов
Алексей Витальевич Сметанин (RU)
Алексей Витальевич Сметанин
Original Assignee
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева filed Critical Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева
Priority to RU2005115621/02A priority Critical patent/RU2288295C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2288295C1 publication Critical patent/RU2288295C1/en

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy; manufacture of articles of complex configuration from nickel-based dispersion hardening alloys.
SUBSTANCE: proposed method includes heat treatment for hardening articles, holding them at this temperature, fast cooling in flow of inert gas to temperature of 650-700°C followed by further cooling in immovable inert medium to temperature of 150°C and final cooling in the air. Prior to fast cooling, additional cooling with furnace by 120-150°C is carried out; after heat treatment, articles are subjected to machining for removal of oxides; then, articles are subjected to X-ray test for volume residual stresses; subjected to treatment are articles with equiaxial, oriented or mono-crystalline structure.
EFFECT: enhanced reliability of articles.
1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области изготовления изделий сложной конфигурации из дисперсионно-твердеющих сплавов, например на никелевой основе с равноосной, ориентированной или монокристаллической структурой, включая их термическую обработку, и может найти применение в авиационном двигателестроении, наземном турбоагрегатостроении, например, при изготовлении пустотелых лопаток турбины.The invention relates to the field of manufacturing products of complex configuration from precipitation hardening alloys, for example, on a nickel base with equiaxed, oriented or single crystal structure, including their heat treatment, and can find application in aircraft engine building, ground turbine aggregate construction, for example, in the manufacture of hollow turbine blades.

Известен способ обработки пустотелых лопаток турбины, включающий стабилизирующий отжиг в вакуумных печах по режимам ВИАМ (Ю.С.Елисеев, А.Г.Бойцов, В.В.Крымов, Л.А.Хворостухин. Технология производства авиационных двигателей. - М.: Машиностроение, 2003. - С.327-329).A known method of processing hollow turbine blades, including stabilizing annealing in vacuum furnaces according to the VIAM modes (Yu.S. Eliseev, A.G. Boytsov, V.V. Krymov, L.A. Khvorostukhin. Production technology of aircraft engines. - M.: Engineering, 2003. - S.327-329).

Использование этого способа не обеспечивает требуемую работоспособность изделий из-за низких механических свойств сплава.Using this method does not provide the required performance of the products due to the low mechanical properties of the alloy.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термообработки изделий из дисперсионно-твердеющих сплавов по авторскому свидетельству SU 1765247 A1, C 22 F 1/10, 30.09.1992, 3 стр., в котором раскрыт способ обработки изделий из дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе.Closest to the proposed is a method of heat treatment of products from precipitation hardening alloys according to the copyright certificate SU 1765247 A1, C 22 F 1/10, 09/30/1992, 3 pages, which discloses a method for processing products from dispersion hardening alloys on a nickel basis.

При изготовлении изделий сложной конфигурации, например пустотелых охлаждаемых лопаток турбины из дисперсионно-твердеющих сплавов, при термообработке требуется ускоренное охлаждение для формирования упрочняющей γ'-фазы после нагрева под закалку и выдержки при заданной температуре. Этот процесс, как и термоциклирование, вызывает значительные объемные напряжения, возникающие внутри лопатки, которые могут суммироваться с поверхностными, возникающими после механической обработки для снятия окислов, например, после пескоструйной обработки, а также с рабочими напряжениями.In the manufacture of products of complex configuration, for example, hollow cooled turbine blades made of dispersion hardening alloys, heat treatment requires accelerated cooling to form a strengthening γ'-phase after heating under quenching and holding at a given temperature. This process, like thermal cycling, causes significant volumetric stresses arising inside the blade, which can be summed up with surface ones arising after machining to remove oxides, for example, after sandblasting, as well as with operating stresses.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении надежности изделий.The technical result to which the invention is directed is to increase the reliability of products.

Технический результат достигается тем, что в способе обработки изделий сложной конфигурации из дисперсионно-твердеющих сплавов, например на никелевой основе, включающем в себя термическую обработку с нагревом изделий под закалку, выдержкой при этой температуре, ускоренным охлаждением в потоке инертного газа до температуры 650-700°С и дальнейшим охлаждением в неподвижной инертной среде до 150°С, а затем - на воздухе в отличие от известного перед ускоренным охлаждением дополнительно производят охлаждение с печью на 120-150°С, а после термической обработки осуществляют механическую обработку для снятия окислов и контроль объемных остаточных напряжений рентгеновским методом полного освобождения, включая изделия с равноосной ориентированной или монокристаллической структурой.The technical result is achieved by the fact that in the method of processing products of complex configuration from dispersion hardening alloys, for example, on a nickel base, which includes heat treatment with heating the products for quenching, holding at this temperature, accelerated cooling in an inert gas stream to a temperature of 650-700 ° C and further cooling in a stationary inert medium to 150 ° C, and then in air, in contrast to the known one, before cooling is additionally cooled with an oven at 120-150 ° C, and then thermally machining processing is performed to remove oxides and volumetric control of residual stress by X-ray full release, including the products oriented with equiaxed or single crystal structure.

Охлаждение с печью в камере нагрева на 120-150°С позволяет повысить прочностные характеристики изделий при высоких температурах перед ускоренным охлаждением.Cooling with a furnace in a heating chamber by 120-150 ° C allows to increase the strength characteristics of products at high temperatures before accelerated cooling.

Механическая обработка для снятия окислов позволяет контролировать монокристальные лопатки на наличие объемных и поверхностных напряжений рентгеновским методом. Замер напряжений на поверхности деталей с равноосной, ориентированной или монокристаллической структурой рентгеновским методом возможен после механической обработки для снятия окислов вследствие разворота блоков тонкой кристаллической структуры от пластической деформации поверхностного слоя. Подтверждением процесса образования псевдополикристаллической структуры является появление на поверхности монокристалла мелкокристаллической структуры после термообработки, следующей за механической обработкой.The mechanical treatment for removing oxides makes it possible to control single crystal blades for the presence of bulk and surface stresses by the X-ray method. Measurement of stresses on the surface of parts with equiaxed, oriented or single-crystal structure by the X-ray method is possible after machining to remove oxides due to the rotation of the blocks of fine crystalline structure from plastic deformation of the surface layer. Confirmation of the process of formation of a pseudo-polycrystalline structure is the appearance on the surface of a single crystal of a fine-crystalline structure after heat treatment following mechanical treatment.

Контроль объемных остаточных напряжений позволяет определить возможность появления внутренних и внешних нарушений сплошности и в целом пригодность полученных изделий к эксплуатации.The control of volume residual stresses makes it possible to determine the possibility of the appearance of internal and external discontinuities and in general the suitability of the obtained products for operation.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Детали из дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе в процессе изготовления подвергают термообработке, при которой производят: нагрев до температуры на 30-50°С выше температуры полного растворения упрочняющей γ'-фазы в камере нагрева двухкамерной вакуумной печи, выдержку при этой температуре, охлаждение с печью в камере нагрева на 120-150°С, ускоренное охлаждение в потоке инертного газа в камере охлаждения до температуры 650-700°С и охлаждение в неподвижной инертной среде до температуры 150°С и далее на воздухе.The parts made of precipitation hardening nickel-based alloys are subjected to heat treatment during the manufacturing process, which produce: heating to a temperature of 30-50 ° C above the temperature of complete dissolution of the strengthening γ'-phase in the heating chamber of a two-chamber vacuum furnace, holding at this temperature, cooling with a furnace in the heating chamber at 120-150 ° C, accelerated cooling in an inert gas stream in the cooling chamber to a temperature of 650-700 ° C and cooling in a stationary inert medium to a temperature of 150 ° C and then in air.

Затем изделия подвергают механической обработке для снятия окислов, например, в пескоструйном аппарате с регламентированными диаметром частиц, диаметром сопла и давлением на выходе.Then the products are machined to remove oxides, for example, in a sandblasting apparatus with regulated particle diameters, nozzle diameters and outlet pressures.

После этого производят выборочный контроль изделий на наличие объемных и поверхностных остаточных напряжений рентгеновским методом полного освобождения, заключающимся в том, что отобранную делать устанавливают на гониометр рентгенодифрактометра для облучения места против пустотелого участка, замеряют суммарные остаточные напряжения (поверхностные и объемные), затем освобождают облучаемый участок электроэрозионным способом, повторяют замер остаточных поверхностных напряжений и определяют объемные напряжения путем алгебраического вычитания из первого результата второго.After that, the products are sampled for the presence of volumetric and surface residual stresses by the X-ray method of complete release, which consists in the fact that the selected one is installed on the goniometer of an X-ray diffractometer to irradiate the space against the hollow area, the total residual stresses (surface and volumetric) are measured, then the irradiated area is released electroerosive method, repeat the measurement of residual surface stresses and determine volumetric stresses by algebraic a first subtraction result from the second.

Канал охлаждения вместе со стенками, спинка и корыта представляет собой классическую балку на двух опорах (чертеж), на которую действуют напряжения, стремящиеся оторвать ее от опор, т.е. от перемычек между спинкой и корытом, несущих одну из основных силовых нагрузок при работе лопаток двигателя. Во-первых, на радиус R действуют напряжения объемные σоб (таблица 1), возникающие при недостаточно медленном охлаждении при термообработке; во-вторых - напряжения, наводимые механической, например, пескоструйной обработкой σпов, они имеют отрицательный знак на поверхности детали, а в радиусе R они меняют свой знак на обратный (+), затем при работе двигателя стенки подвергаются нагреву снаружи и охлаждению изнутри - это третья составляющая напряжений σт, возникающих при прогреве лопаток, и четвертая составляющая σр - это напряжения от центробежных нагрузок и от воздействия газового потока. Поэтому предлагается выборочный рентгеновский контроль остаточных напряжений (поверхностных и объемных) методом полного освобождения со вскрытием полости лопатки и металлографическим исследованием радиуса перехода от стенки лопатки к перемычке, определяющей первые две составляющие напряжений и прогрев двигателя на малых оборотах для уменьшения третьей и первоначального воздействия четвертой.The cooling channel, together with the walls, the back and the trough, is a classic beam with two supports (drawing), which is affected by stresses that tend to tear it away from the supports, i.e. from the jumpers between the back and the trough, carrying one of the main power loads during the operation of the engine blades. Firstly, the voltages σ vol (table 1) act on the radius R (arising from insufficiently slow cooling during heat treatment; Second - voltage induced mechanically, such as by sandblasting σ dressings, they have a negative sign in the workpiece surface, and a radius R, they change its sign reversed (+), and then during engine operation the walls are heated from outside and cooling the inside - this is the third component of the stresses σ t arising from the heating of the blades, and the fourth component of σ p is the stress from centrifugal loads and from the action of the gas stream. Therefore, a selective X-ray control of residual stresses (surface and volumetric) is proposed by the method of complete release with opening the cavity of the blade and metallographic examination of the radius of the transition from the wall of the blade to the jumper, which determines the first two components of the stresses and the engine warms up at low speeds to reduce the third and initial effects of the fourth.

Предлагаемый рентгеновский метод полного освобождения в сравнении с методом тензодатчиков, рекомендуемым ЦИАМ для деталей сложной конфигурации, т.е. для пустотелых охлаждаемых лопаток турбины, более локален и позволяет разделять остаточные напряжения на поверхностные и объемные, а после механической обработки - определять остаточные напряжения и в лопатках с равноосной ориентированной и монокристаллической структурами.The proposed X-ray method of complete release in comparison with the method of load cells recommended by CIAM for parts of complex configuration, i.e. for hollow cooled turbine blades, it is more local and allows to separate residual stresses into surface and bulk, and after machining it is possible to determine residual stresses in blades with equiaxed oriented and single-crystal structures.

При наличии остаточных напряжений выше установленных норм принимается решение о пригодности всей партии изделий.In the presence of residual stresses above established standards, a decision is made on the suitability of the entire batch of products.

Таблица 1 - Результатов замеров остаточных напряженийTable 1 - Results of measurements of residual stresses σсум σ sum σповерх σ over сум|-|σповерх|| σ sum | - | σ over | σоб σ about σIRIIR σ IR + σ IIR 1one +10+10 -47-47 |+10|-|-47|| +10 | - | -47 | +57+57 +57+47=+114+ 57 + 47 = + 114 22 -5-5 -55-55 |-5|-|-55|| -5 | - | -55 | +50+50 +50+55-+105+ 50 + 55- + 105 33 00 -20-twenty |0|-|-20|| 0 | - | -20 | +20+20 +20++20=+40+ 20 ++ 20 = + 40 4four -5-5 -27-27 |-5|-|-27|| -5 | - | -27 | +22+22 +22+27=+49+ 22 + 27 = + 49

1, 2- замеры остаточных напряжений до изменений в технологическом процессе, а 3, 4 - после;1, 2 - measurements of residual stresses before changes in the technological process, and 3, 4 - after;

σIR - первая составляющая в радиусе R;σ IR is the first component in the radius R;

σIIR - вторая составляющая в радиусе R.σ IIR is the second component in the radius R.

Claims (1)

Способ обработки изделий сложной конфигурации из дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе, включающий термическую обработку с нагревом изделий под закалку, выдержкой при этой температуре, ускоренным охлаждением в потоке инертного газа до температуры 650-700°С и дальнейшим охлаждением в неподвижной инертной среде до 150°С, а затем - на воздухе, отличающийся тем, что перед ускоренным охлаждением дополнительно производят охлаждение с печью на 120-150°С, а после термической обработки осуществляют механическую обработку для снятия окислов и контроль объемных остаточных напряжений рентгеновским методом полного освобождения, при этом обрабатывают изделия с равноосной, ориентированной или монокристаллической структурой.A method of processing products of complex configuration from precipitation hardening nickel-based alloys, including heat treatment with heating the products for quenching, holding at this temperature, accelerated cooling in an inert gas stream to a temperature of 650-700 ° C and further cooling in a stationary inert medium to 150 ° C, and then in air, characterized in that before accelerated cooling, cooling is additionally carried out with a furnace at 120-150 ° C, and after heat treatment, mechanical processing is carried out to remove oxide fishing and control of volumetric residual stresses by the X-ray method of complete release, while processing products with equiaxial, oriented or single-crystal structure.
RU2005115621/02A 2005-05-23 2005-05-23 Method of treatment of articles of complex configuration made from nickel-based dispersion hardening alloys RU2288295C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115621/02A RU2288295C1 (en) 2005-05-23 2005-05-23 Method of treatment of articles of complex configuration made from nickel-based dispersion hardening alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115621/02A RU2288295C1 (en) 2005-05-23 2005-05-23 Method of treatment of articles of complex configuration made from nickel-based dispersion hardening alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2288295C1 true RU2288295C1 (en) 2006-11-27

Family

ID=37664441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115621/02A RU2288295C1 (en) 2005-05-23 2005-05-23 Method of treatment of articles of complex configuration made from nickel-based dispersion hardening alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2288295C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394935C2 (en) * 2008-07-14 2010-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева Procedure for heat treatment of dispersive-hardening alloys

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1765247A1 (en) * 1969-08-11 1992-09-30 Всесоюзный институт легких сплавов Method of treating articles made of heat-resistant nickel alloys
RU2129166C1 (en) * 1997-04-02 1999-04-20 Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко Method of heat treatment of structures

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1765247A1 (en) * 1969-08-11 1992-09-30 Всесоюзный институт легких сплавов Method of treating articles made of heat-resistant nickel alloys
RU2129166C1 (en) * 1997-04-02 1999-04-20 Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко Method of heat treatment of structures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2394935C2 (en) * 2008-07-14 2010-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева Procedure for heat treatment of dispersive-hardening alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fullagar et al. Aero engine test experience with CMSX-4® alloy single-crystal turbine blades
CN113751724B (en) Heat treatment method for GH4099 alloy component formed by selective laser melting
Loria Recent developments in the progress of superalloy 718
Chiou et al. High temperature creep properties of directionally solidified CM-247LC Ni-based superalloy
CN109967742A (en) A kind of nickel base superalloy and preparation method thereof
JP2012012705A (en) Producing method of single-crystal component made of nickel-based superalloy
Liang et al. Compressive creep behavior of selective electron beam melted high Nb containing TiAl alloy
Zhang et al. Thickness debit effect and multi-factor coupling mechanism of Ni3Al-based single crystal alloy
Liu et al. Failure mechanism of single-crystal superalloy NiAlReRu components with film cooling holes under the coupling high-speed rotating and high temperature condition
RU2288295C1 (en) Method of treatment of articles of complex configuration made from nickel-based dispersion hardening alloys
US11198931B2 (en) Process for preventing recrystallization of shot peened blade roots during a heat treatment process
Wang et al. Application research progress of hot isostatic pressing technology in nickel-based single crystal superalloy
Rezaie et al. Study of effects of temperature and pressure in HIP process on mechanical properties of nickel-based superalloys
Huang et al. Achieving superior burn resistant and mechanical properties of Ti40 alloy by laser solid forming
Baskov et al. Structure and properties of ep741np heat-resistant nickel alloy produced by selective laser melting
Xiao et al. Creep behavior and creep-oxidation interaction of selective electron beam melted Ti–48Al–2Cr–2Nb alloy at different temperatures
Zhang et al. Analysis on tenon tooth cracks of a second stage high-pressure turbine blade
Valitov et al. Research of solid compound formation during thermal deformation effect on intermetallic Ni3Al-alloy with a heat-resistant alloy EP975 and influence on the physical, mechanical and performance properties
Sun et al. Microstructural evolution and fatigue cracking mechanisms of as-built and solution-aged Inconel 718 superalloy fabricated by selective laser melting at service temperature
Shi et al. Investigation of the mechanical anisotropy of the hot isostatic pressing Mar-M247 produced via laser powder bed fusion (LPBF): a perspective on grain characteristics
RU2230821C1 (en) Method of high-heat treatment of a casting made out of heat-resistant monocrystalline nickel alloy
Jiang et al. Effect of wall thickness on the microstructure and properties of a fourth-generation single crystal superalloy
Yuan et al. On healing mechanism of cast porosities in cast Ni-based superalloy by hot isostatic pressing
Miura et al. Morphology of γ'precipitates in second stage high pressure turbine blade of single crystal nickel-based superalloy after serviced
Song et al. Very-High-Cycle Fatigue Behavior of Inconel 718 Alloy Fabricated by Selective Laser Melting at Elevated Temperature. Materials (Basel) 2021; 14: 1001

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20100323

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180524