Abstract
The work was devoted to the study of the long-term strength and creep resistance of the recently developed heat resistant nickel-based superalloy SDZhS-15 intended for manufacturing of discs for gas turbine engines. The as-cast alloy was subjected to homogenization heat treatment, hot forging at subsolvus temperatures with intermediate annealing, solution treatment at various temperatures and aging or only to aging. A predominantly fine-grained structure was obtained in the workpieces after forging. It was revealed that solution treatment at T > Ts − 50, where Ts is the solvus temperature of the γ'-phase, led to a decrease in the volume fraction of the primary γ'-phase and an increase in the volume fraction of the γ' precipitates together with a significant growth of γ grains (up to d > 50 μm). Solution treatment at Т = Ts − 50 allowed maintaining a relatively fine-grained structure (dγ =10 – 20 μm) and ensured the precipitation of the secondary γ'-phase with a size of about 0.1 μm upon cooling in air. Three microstructure conditions were obtained, for which long-term strength and creep resistance tests were performed in the range of temperatures 650 – 850°C and stresses 400 –1200 MPa. The highest values of the long-term strength were achieved for a relatively fine-grained condition obtained after solution treatment at Ts − 50 and aging. To evaluate the service life of the superalloy, the methodology based on the calculation of the Larson-Miller parameter was used. It was shown that the long-term strength (creep resistance) of the SDZhS-15 alloy in the optimal condition was higher as compared to the industrial disc nickel-based superalloys EP741NP and Udimet 720. Microstructure examination of the creep tested samples did not result in significant microstructure changes and especially in the formation of topologically close-packed phases. After creep tests, microcracks were observed along the grain / interphase boundaries, which apparently resulted from the development of boundary diffusion and sliding.
Highlights
ВведениеИзготовление дисков для газотурбинных двигателей (ГТД) [1], как правило, предполагает деформационный передел, в процессе которого важно обеспечить не только требуемую форму заготовки, но и однородную проработку структуры с формированием рекристаллизованной мелкозернистой структуры, которая является ключом к получению регламентированных микроструктурных состояний в дисках из жаропрочных никелевых сплавов (ЖНС)
Работа посвящена исследованию длительной прочности и сопротивления ползучести недавно разработанного жаропрочного никелевого сплава СДЖС-15, предназначенного для изготовления дисков газотурбинных двигателей
Экспериментальные исследования были выполнены на базе Центра коллективного пользования научным оборудованием ИПСМ РАН. / The present work was performed within the framework of the State Assignment of the Institute for Metals Superplasticity Problems of the Russian Academy of Sciences (No AAAA-A17‐117041310215‐4)
Summary
Изготовление дисков для газотурбинных двигателей (ГТД) [1], как правило, предполагает деформационный передел, в процессе которого важно обеспечить не только требуемую форму заготовки, но и однородную проработку структуры с формированием рекристаллизованной мелкозернистой структуры, которая является ключом к получению регламентированных микроструктурных состояний в дисках из жаропрочных никелевых сплавов (ЖНС). Для этого сплава ранее были разработаны условия гомогенизационной обработки и дробной деформационно-термической обработке (ДТО) в (γ+γ')-области с промежуточными отжигами, которые позволили получить поковки с преимущественно рекристаллизованной мелкозернистой структурой [2, 3]. Чтобы получить сбалансированные механические свойства, в частности, более высокую длительную прочность и сопротивление ползучести, мелкозернистый сплав СДЖС-15 должен быть подвергнут обработке на твердый раствор и старению для получения высокой объемной доли дисперсных выделений γ'-фазы [4 – 6]. В настоящей работе изучалось влияние температуры обработки на твердый раствор с последующим старением на микроструктуру и длительную прочность (сопротивление ползучести) сплава СДЖС- 15, подвергнутого ДТО. Длительную прочность и сопротивление ползучести сплава оценивали в различных микроструктурных состояниях
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
