КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 18-79-10249
НазваниеИсследование закономерностей влияния вариативности химического состава, термомеханической и термической обработок на структурно-фазовое состояние и характеристики механических свойств интерметаллидного бета-затвердевающего TiAl-сплава, содержащего гадолиний.
Руководитель Панин Павел Васильевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" , г Москва
Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-203 - Фазовые равновесия и превращения
Ключевые слова Сплав на основе алюминида титана TiAl, гамма-сплавы, редкоземельные элементы, микролегирование, структура, фазовый состав, механические свойства, кристаллографическая текстура, термомеханическая обработка, термическая обработка.
Код ГРНТИ53.49.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Сплавы на основе эквиатомного алюминида титана TiAl (гамма-сплавы) представляют собой перспективный класс интерметаллидных жаропрочных материалов благодаря уникальному сочетанию удельной жесткости и прочности с одной стороны и высокому сопротивлению окислению – с другой. Указанные характеристики, являющиеся следствием самой природы интерметаллидов системы Ti–Al, определяют работоспособность гамма-сплавов в процессе эксплуатации при температурах 600–850°С. Однако одним из основных недостатков, ограничивающих практическое применение гамма-сплавов, независимо от того, по какой технологии получены изделия или полуфабрикаты из них (литье, обработка давлением или аддитивное производство), является низкая пластичность в широком интервале температур. В то же время этот недостаток не является принципиально неустранимым. Но проблема получения оптимального баланса механических характеристик, ответственных за работоспособность материала и удовлетворяющих современным требованиям техники до сих пор остается нерешенной.
Научная проблема, на которую направлен проект, связана с разработкой методов управления структурно-фазовым состоянием интерметаллидных сплавов на основе TiAl с целью получения в них высоких физико-механических и эксплуатационных характеристик для изделий перспективной техники.
Из всех известных к настоящему времени поколений гамма-сплавов наиболее перспективными с точки зрения пластичности и технологичности являются так называемые бета-затвердевающие гамма-сплавы, содержащие 43–45 ат.% Al. Однако в все еще открытым остается вопрос о рациональном выборе системы легирования, режимов термической и термомеханической обработок для гамма-сплавов, затвердевающих полностью через β-фазу, с целью получения в них микроструктуры пластинчатого типа с малым размером колоний – именно такая морфология структуры, согласно литературным данным, является наиболее предпочтительной для обеспечения одновременно высокой пластичности, прочности и вязкости разрушения.
Цель проекта – установить закономерности влияния вариативности химического состава бета-затвердевающего гамма-сплава, а также термической и термомеханической обработок на формирование структурно-фазового состояния, кристаллографической текстуры упорядоченных фаз, а также механические свойства при комнатной и повышенных температурах.
Достижению поставленной цели будет способствовать решение конкретной задачи, заключающейся в исследование закономерностей формирования структуры, фазового состава и текстуры в новом отечественном гамма-сплаве Ti–44,5Al–2V–1Nb–2Cr/1Zr–0,05Gd (ат.%) с учетом вариативности его химического состава при термической и термомеханической обработках и влияния на механические свойства.
Научная новизна поставленной задачи заключается в получении ряда научных результатов мирового уровня при ее решении, таких как:
- закономерности влияния вариативности химического состава (Cr, Zr, Gd), термомеханической и термической обработок нового гамма-сплава на формирование его фазового состава, структуры, текстуры и свойств;
- технологические параметры термомеханической и термической обработок, обеспечивающие получение максимально изотропной термически стабильной ламельной внутризеренной (γ+α2)-структуры с контролируемым типом межзеренных и межфазных границ и размером пластинчатых колоний не более 80 мкм, которая, в свою очередь, обеспечивает повышение низкотемпературной и высокотемпературной пластичности и прочности по сравнению с литым состоянием.
Актуальность обозначенной проблемы для области инженерных наук обусловлена стремлением осуществлять рациональный научно обоснованный выбор технологических режимов обработки гамма-сплавов. В практическом плане решение проблемы повышения пластичности природно хрупких, но чрезвычайно перспективных материалов, таких как легкие высокожаропрочные гамма-сплавы, за счет термомеханической обработки даст научное обоснование возможности применения сплавов на основе TiAl для изготовления ответственных изделий техники, в частности деталей горячего тракта газотурбинных двигателей роторного качества: изготовление из гамма-сплавов рабочих и сопловых лопаток последних ступеней ТНД весовая эффективность может достигать 180 кг на один моторокомплект лопаток по сравнению с традиционными никелевыми сплавами, имеющими в два раза более высокую плотность.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ