|
DOI: 10.14489/hb.2026.11.pp.012-020
Махорин В. В., Оленин М. И., Старицын М. В., Кравченко И. Н., Галиновский А. Л., Николаев А. Н.
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛОМОВ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА, ОБРАБОТАННОГО МЕТОДОМ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ СЖАТИЕМ
(с. 12-20)
Аннотация. Рассмотрено влияние применения термомеханического нагружения сжатием монокристаллического никелевого сплава марки СЛЖС5-ВИ на его эксплуатационные характеристики и строение изломов образцов после проведения испытания. Показано, что данный вид обработки приводит к повышению характеристик жаропрочности материала. Проведение фрактографического анализа поверхностей изломов позволило выдвинуть гипотезу о том, что повышение характеристик материала вызвано снижением несплошностей, микропористости и микротрещин, а также повышением прочности границы «сплав–включение» благодаря применению термомеханического нагружения сжатием.
Ключевые слова: жаропрочные никелевые сплавы; рабочие лопатки; фрактография; разрушение; деформация; длительная прочность; ползучесть.
Makhorin V. V., Olenin M. I., Staritsyn M. V., Kravchenko I. N., Galinovsky A. L., Nikolaev A. N.
INVESTIGATION OF FRACTURE SURFACES OF A THERMOMECHANICALLY COMPRESSED SINGLE-CRYSTAL HEAT-RESISTANT NICKEL ALLOY
(pp. 12-20)
Abstract. This paper examines the effect of thermomechanical compression loading on the performance characteristics and fracture surface morphology of the ZhSLE-VI single-crystal nickel alloy. It is shown that this treatment leads to an improvement in the alloy's heat resistance. Fractographic analysis of the fracture surfaces allowed us to hypothesize that the enhancement of material properties is caused by a reduction in discontinuities, microporosity, and microcracks, as well as by an increase in the strength of the “alloy–inclusion” boundary due to the applied thermomechanical compression loading.
Keywords: Heat-resistant nickel alloys; Turbine blades; Fractography; Fracture; Destruction; Deformation; Strength; Creep.
В. В. Махорин, М. И. Оленин, М. В. Старицын (НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», Санкт-Петербург, Россия)
И. Н. Кравченко (Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. Л. Галиновский (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана национальный исследовательский университет), Москва, Россия)
А. Н. Николаев (НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», Санкт-Петербург, Россия)
V. V. Makhorin, M. I. Olenin, M. V. Staritsyn (NRC «Kurchatov Institute» – CRISM «Prometey», Saint-Petersburg, Russia)
I. N. Kravchenko (Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. L. Galinovsky (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia)
A. N. Nikolaev (NRC «Kurchatov Institute» – CRISM «Prometey», Saint-Petersburg, Russia)
1. Konter M., Thumann M. Materials and Manufacturing of Advanced Industrial Gas Turbine Components // Journal of Materials Processing Technology. 2001. V. 117(3). P. 386 – 390. DOI: 10.1016/S0924-0136(01)00785-3
2. Каблов Е. Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники // Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82, № 6. С. 23 – 45.
3. Павлинич С. П., Зайцев М. В. Применение интерметаллидных титановых сплавов при литье узлов и лопаток ГТД с облегченными высокопрочными конструкциями для авиационных двигателей новых поколений // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2011. Т. 15, № 4(44). С. 200 – 202.
4. Базылева О. А., Аргинбаева Э. Г., Туренко Е. Ю. Высокотемпературные интерметаллидные сплавы для деталей ГТД // Авиационные материалы и технологии. 2013. № 3(28). С. 26 – 31.
5. Study of the Formation of Functional Ceramic Coatings on Metals / A. D. Bykova, M. A. Markov, A. V. Krasikov, et al. // Journal of Physics: Conference Series. 2019. V. 1400. P. 055008. DOI: 10.1088/1742-6596/1400/5/055008
6. Corrosion-Resistant Ceramic Coatings that are Promising for Use in Liquid Metal Environments / M. A. Markov, A. D. Kashtanov, A. V. Krasikov, et al. // Key Engineering Materials. 2019. V. 822. P. 752 – 759. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.822.752
7. A Comparative Study of Methods for Obtaining Silicon Carbide Ceramic Materials / A. N. Belyakov, M. A. Markov, D. A. Dyuskina, et al. // Refractories and Industrial Ceramics. 2023. V. 64(3). P. 299 – 310. DOI: 10.1007/s11148-024-00842-4
8. High-Temperature Bending Tests of Reaction-Sintered Silicon Carbide-Based Ceramic Materials / M. A. Markov, S. N. Vikhman, A. N. Belyakov, et al. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2023. V. 96(1). P. 16 – 20. DOI: 10.1134/S1070427223010032
9. Structural and Physicomechanical Properties of Silicon Carbide-Based Reaction-Sintered Ceramics / A. N. Belya¬kov, M. A. Markov, I. N. Kravchenko, et al. // Russian Metallurgy (Metally). 2024. V. 2024(7). P. 1536 – 1543. DOI: 10.1134/S0036029524702720
10. Xu Z., Britton B., Guo Y. Casting Voids in Nickel Superalloy and the Mechanical Behaviour under Room Temperature Tensile Deformation // Materials Science and Engineering. 2021. V. 806. 1 – 25 p. DOI: 10.48550/arXiv.2101.04042
11. Buck H. A., Wollgramm P., Parsa A. B., Eggeler G. A Quantitative Metallographic Assessment of the Evolution of Porosity During Processing and Creep in Single Crystal Superalloys // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2015. V. 46(6). P. 577 – 590. DOI: 10.1002/mawe.201500379
12. Hot Isostatic Pressing of Single-Crystal Nickel-Base Superalloys: Mechanism of Pore Closure and Effect on Mechanical Properties / A. I. Epishin, T. Link, B. Fedelich, et al. // MATEC Web of Conferences. 2014. V. 14. 6 p. DOI: 10.1051/matecconf/20141408003
13. Фрактографические исследования монокристаллического жаропрочного никелевого сплава, подвергнутого термомеханическому нагружению сжатием / В. В. Махорин, М. И. Оленин, М. В. Старицын и др. // Электрометаллургия. 2026. № 1. С. 19 – 27. DOI: 10.31044/1684-5781-2026-0-1-19-27
14. Васильев Б. Е., Магеррамиова Д. А. Формирование уравнений ползучести сплавов для расчетов кинетики напряженно-деформированного состояния высокотемпературных лопаток турбин // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19, № 4. С. 99 – 107.
15. Буров М. Н., Пономарев В. А. Направления разработки и создания корабельного газотурбинного двигателя 5-го поколения // Судостроение. 2020. № 4. С. 29 – 34.
16. Петров А. И., Разуваева М. В. Влияние микроструктурных параметров пористости на разрушение и деформацию меди в процессе ползучести при 773 К // Журнал технической физики. 2016. Т. 86(8). С. 107 – 110.
1. Konter, M., & Thumann, M. (2001). Materials and manufacturing of advanced industrial gas turbine components. Journal of Materials Processing Technology, 117(3), 386–390. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)00785-3
2. Kablov, E. N. (2012). Materials and chemical technologies for aviation technology. Vestnik Rossiiskoi akademii nauk, 82(6), 23–45. [in Russian language].
3. Pavlinich, S. P., & Zaitsev, M. V. (2011). Application of intermetallic titanium alloys in casting GTE components and blades with lightweight high-strength structures for new-generation aircraft engines. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta, 15(4), 200–202. [in Russian language].
4. Bazyleva, O. A., Arginbaeva, E. G., & Turenko, E. Yu. (2013). High-temperature intermetallic alloys for GTE parts. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, (3), 26–31. [in Russian language].
5. Bykova, A. D., Markov, M. A., Krasikov, A. V., et al. (2019). Study of the formation of functional ceramic coatings on metals. Journal of Physics: Conference Series, 1400, Article 055008. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1400/5/055008
6. Markov, M. A., Kashtanov, A. D., Krasikov, A. V., et al. (2019). Corrosion-resistant ceramic coatings that are promising for use in liquid metal environments. Key Engineering Materials, 822, 752–759. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.822.752
7. Belyakov, A. N., Markov, M. A., Dyuskina, D. A., et al. (2023). A comparative study of methods for obtaining silicon carbide ceramic materials. Refractories and Industrial Ceramics, 64(3), 299–310. https://doi.org/10.1007/s11148-024-00842-4
8. Markov, M. A., Vikhman, S. N., Belyakov, A. N., et al. (2023). High-temperature bending tests of reaction-sintered silicon carbide-based ceramic materials. Russian Journal of Applied Chemistry, 96(1), 16–20. https://doi.org/10.1134/S1070427223010032
9. Belyakov, A. N., Markov, M. A., Kravchenko, I. N., et al. (2024). Structural and physicomechanical properties of silicon carbide-based reaction-sintered ceramics. Russian Metallurgy (Metally), 2024(7), 1536–1543. https://doi.org/10.1134/S0036029524702720
10. Xu, Z., Britton, B., & Guo, Y. (2021). Casting voids in nickel superalloy and the mechanical behaviour under room temperature tensile deformation. Materials Science and Engineering, 806, 1–25. https://doi.org/10.48550/arXiv.2101.04042
11. Buck, H. A., Wollgramm, P., Parsa, A. B., & Eggeler, G. (2015). A quantitative metallographic assessment of the evolution of porosity during processing and creep in single crystal superalloys. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 46(6), 577–590. https://doi.org/10.1002/mawe.201500379
12. Epishin, A. I., Link, T., Fedelich, B., et al. (2014). Hot isostatic pressing of single-crystal nickel-base superalloys: Mechanism of pore closure and effect on mechanical properties. MATEC Web of Conferences, 14, 6 p. https://doi.org/10.1051/matecconf/20141408003
13. Makhorin, V. V., Olenin, M. I., Staritsyn, M. V., et al. (2026). Fractographic studies of a single-crystal heat-resistant nickel alloy subjected to thermomechanical compressive loading. Elektrometallurgiya, (1), 19–27. [in Russian language]. https://doi.org/10.31044/1684-5781-2026-0-1-19-27
14. Vasiliev, B. E., & Magerramova, D. A. (2012). Formation of creep equations of alloys for calculating the kinetics of the stress-strain state of high-temperature turbine blades. Vestnik Moskovskogo aviatsionnogo instituta, 19(4), 99–107. [in Russian language].
15. Burov, M. N., & Ponomarev, V. A. (2020). Directions for the development and creation of a 5th generation marine gas turbine engine. Sudostroenie, (4), 29–34. [in Russian language].
16. Petrov, A. I., & Razuvaeva, M. V. (2016). Influence of microstructural porosity parameters on fracture and deformation of copper during creep at 773 K. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki, 86(8), 107–110. [in Russian language].
|
Current Issue
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»