«ВИЛС» подготовил к паспортизации новейшие гранулируемые сплавы для авиационного двигателестроения

ОАО «Всероссийский институт легких сплавов» разработал и подготовил к паспортизации высокопрочный и высокожаропрочный гранулируемые никелевые сплавы марок ВВ752П и ВВ753П с принципиально новыми характеристиками. Работу проводили в рамках федеральной целевой программы по созданию двигателей для перспективного комплекса дальней авиации (ПАК ДА) по техническому заданию ПАО «Кузнецов». Паспортизация сплавов начинается во 2-м полугодии 2017 года. По ее завершении в 2018 году сплавы будут применять для выпуска заготовок дисков компрессора и турбины нового двигателя.

Новый сплав ВВ752П характеризуется очень высокими прочностными характеристиками за счет увеличения содержания углерода до 0,12%, притом что традиционно при добавлении углерода в состав порошковых жаропрочных никелевых сплавов применяется концентрация не более 0,04%. Это ограничение связано с попыткой предотвратить образование грубых сеток первичных карбидов, которые повышают хрупкость металла, полученного из сплава. Однако введение в состав сильных карбидообразующих элементов, таких как гафний и тантал, позволило решить проблему и повысить концентрацию углерода. Уровни прочности и сопротивления малоцикловой усталости сплава ВВ752П по сравнению с прототипом повысились на 50 и 80 МПа соответственно, а уровень жаропрочности при температуре 650 °C увеличился на 60 МПа — до 1160 МПа.

Прототипом для ВВ752П стал ранее разработанный в ОАО «ВИЛС» суперсплав ВВ751П первого поколения класса «ВВП». Он уже прошел паспортизацию в ВИАМе, вошел в ГОСТ на гранулируемые сплавы и широко используется в конструкции перспективных двигателей для производства критических деталей.

Готов к паспортизации также новейший высокожаропрочный никелевый сплав ВВ753П с комплексом повышенных механических характеристик. При разработке его композиции приняты во внимание все перспективные мировые тенденции производства гранулируемых сплавов для высоких рабочих температур.

Главной особенностью ВВ753П является включение в его состав редких элементов и высокоэффективных уплотнителей — тантала и рения. Это обеспечило повышение высокотемпературного предела прочности и длительной прочности, повысило сопротивление ползучести и снизило скорость роста усталостной трещины. На опытных заготовках дисков из сплава ВВ753П специалистам ОАО «ВИЛС» удалось достигнуть предела прочности и предела текучести на уровне 1640 и 1190 МПа соответственно, а жаропрочности при температуре 750 °C — на уровне до 800 МПа.

Тантал входит в состав всех новейших высокожаропрочных зарубежных сплавов. Однако в легировании отечественных гранулируемых никелевых сплавов он не использовался. Результаты научных исследований ОАО «ВИЛС» показали, что, несмотря на дефицитность и высокую стоимость тантала, его введение в сплавы оправдано.

Наибольший интерес для создателей ВВ753П представлял рений — единственный из редких элементов для легирования сплавов, одновременно повышающий сопротивление ползучести, горячей коррозии и поддерживающий фазовую стабильность. Рений достаточно широко используется в легировании зарубежных никелевых сплавов. Российские исследователи тоже рассматривают его как весьма перспективный компонент.

Сплав марки ВВ753П создан на основе самого жаропрочного из запатентованных и вошедших в ГОСТ сплава ВВ750П разработки ОАО «ВИЛС». Он обладает уникальным уровнем длительной прочности при температуре 750 °C и показывает хорошую работоспособность при температурах до 900 °C в ходе производства короткоресурсных деталей спецтехники.

«Российские разработчики перспективных двигателей пятого поколения предъявляют очень высокие требования к свойствам жаропрочных никелевых сплавов, и ни один из существующих отечественных и зарубежных сплавов, адаптированных к гранульной металлургии, в полной мере не удовлетворял им. В ходе глубокого патентно-технического поиска, учитывая лучший мировой опыт, наши специалисты создали композиции, где высокие прочностные и жаропрочные характеристики сочетаются с высоким сопротивлением усталостному разрушению материала. Это станет существенным вкладом в разработку авиатехники, способной конкурировать с образцами ведущих мировых производителей», — прокомментировал генеральный директор ОАО «ВИЛС» Андрей Пилипчук.

 http://www.oaovils.ru/about/news/3948/ 

ОАО «Всероссийский институт легких сплавов» начал разработку опытной технологии производства биметаллических заготовок дисков, а также дисков с переменной структурой из гранул новейших жаропрочных никелевых сплавов класса «ВВП». Создание этой инновационной технологии является одним из главных направлений научной деятельности ОАО «ВИЛС» в рамках программы выпуска семейства перспективных двигателей ПД-35 тягой 35-50 тонн. Научно-практическая работа ведется по техническому заданию конструкторского бюро АО «ОДК-Авиадвигатель».

«Проект по созданию ПД-35 — один из самых значительных в российской авиастроительной отрасли, он имеет стратегическое значение. Наша научно-практическая деятельность в этой области включает обширный комплекс работ, результаты которой позволят получать детали принципиально нового класса, максимально соответствующие условиям эксплуатации самых современных газотурбинных двигателей, которые должны появиться в России к 2025 году», — прокомментировал генеральный директор ОАО «ВИЛС» Андрей Пилипчук.

Применение инновационной технологии позволит создать в ободе и ступице заготовки переменную по сечению структуру и, соответственно, требуемый уровень механических характеристик при комнатной и рабочей температурах согласно условиям эксплуатации готовой детали — максимально возможную жаропрочность и низкую скорость роста трещины на ободе и максимальную прочность и сопротивление малоцикловой усталости — на ступице.

Основная проблема при производстве биметаллических дисков связана с формированием переходной зоны между сплавами и переменной структуры по сечению заготовок, а также выбором компромиссных режимов термической обработки различных материалов. До сих пор эту задачу не удавалось решить, однако специалисты «ВИЛС» предложили и запатентовали оригинальные технические решения, которые позволили достичь требуемых механических характеристик.

Создание в «ВИЛСе» опытной технологии производства биметаллических дисков и дисков с переменной структурой планируется к концу 2018 года.

Еще одно значимое направление работы ОАО «ВИЛС» по программе создания двигателя ПД-35 — это проведение испытаний и паспортизация новейшего гранулируемого никелевого суперсплава с очень высокой жаропрочностью ВВ753П. При разработке этого сплава были приняты во внимание все перспективные мировые тенденции металлургии гранул, в том числе использование редких тугоплавких элементов — тантала и рения, которые уже широко применяются за рубежом. Это позволило существенно повысить служебные характеристики нового сплава — длительную прочность, сопротивление ползучести и горячей коррозии, а также уменьшить скорость роста усталостной трещины. Заготовки дисков из сплава ВВ753П демонстрируют показатели предела прочности на уровне не менее 1600 МПа и жаропрочности на уровне 770-800 МПа при температуре 750 °C.

Заместитель генерального директора — ученый секретарь ОАО «ВИЛС» профессор Генрих Гарибов отметил, что, помимо научно-исследовательских работ по созданию ПД-35, специалисты ОАО «ВИЛС» совместно с коллегами из АО «ОДК-Авиадвигатель» участвуют в работах по доводке перспективного двигателя тягой 14 тонн (ПД-14) для сертификационных испытаний. «Ведутся исследования по оценке уровня длительной прочности сплава ВВ751П при температуре до 820 °C. Оценивается возможность изготовления заготовок дисков с лопатками для ротора вспомогательной силовой установки с применением закладных элементов, полученных методом аддитивных технологий из низкоуглеродистых конструкционных сталей. Согласно заданию АО „ОДК-Авиадвигатель“ планируется выполнение НИР по построению вероятностных кривых распределения дефектов в материале заготовок дисков, а также разработка технологии производства крепежных деталей с повышенным уровнем характеристик для двигателя ПД-14», — отметил Генрих Гарибов.

ПАО «Кузнецов» — ведущее предприятие в России по разработке, производству, техническому сопровождению в эксплуатации и ремонту газотурбинных авиационных, жидкостных ракетных двигателей, газотурбинных установок для наземного использования в газовой отрасли, энергетике. Находится в городе Самаре.

ОАО «Всероссийский институт легких сплавов» — стратегическое предприятие в области создания новых технологий и производства металлургической продукции из специальных сплавов. Институт «ВИЛС» обладает замкнутым металлургическим производственным циклом, интегрированным с испытательной и исследовательской базой. В инновационном портфеле института находится 101 патент. Научные кадры и производственные мощности сосредоточены на единой площадке в Москве. Крупнейшим акционером ОАО «ВИЛС» является Государственная корпорация «Ростех».

http://rostec.ru/news/4521263

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.