В БелГУ создали новые способы изготовления лопаток газотурбинных двигателей

Изображение: (cc) Санджай Ачарья
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель

Четыре способа изготовления лопаток газотурбинных двигателей для аэрокосмической промышленности запатентовали ученые Белгородского государственного национального исследовательского университета (БелГУ), 21 ноября сообщает пресс-служба вуза.

Разработанные в НИУ «БелГУ» технологии обработки интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана Ti₂AlNb показали в процессе испытаний, проведенных на базе лаборатории объемных наностуктурных материалов НИУ «БелГУ» под руководством завлаборатории, доктора технических наук, профессора Геннадия Салищева, высокие механические характеристики получаемых изделий.

Высокие показатели механических свойств и термической стабильности интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана позволяют использовать их для изготовления деталей газотурбинных двигателей с рабочей температурой до 650 °С.

Однако баланса прочности, пластичности и вязкости разрушения при комнатной и рабочих температурах у таких сплавов добиться сложно, что препятствует их широкому применению. В ходе кристаллизации сплавов на основе орторомбического алюминида титана в его структуре происходит формирование крупных зерен, затрудняющих пластическую деформацию.

Попытки использования по отдельности термической обработки или обработки давлением для получения структуры, которая бы обеспечила необходимый комплекс свойств и механических характеристик, успеха не имели. Материаловеды НИУ «БелГУ» увидели возможность решения этой проблемы в сочетании изотермической штамповки изделий и их термической обработки.

Научный сотрудник лаборатории, кандидат технических наук Виталий Соколовский пояснил, в чем новизна предложенного и запатентованного решения:

«Разработка нашей команды позволяет сформировать в заготовках лопаток необходимую структуру интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана. Эта технология отличается введением дополнительной операции — предварительной деформационно-термической обработки».

Новизна технологии заключается в изотермической штамповке и последующей двухстадийной термической обработке заготовок из интерметаллидных сплавов. При этом особенностью предложенных способов является более низкотемпературная изотермическая штамповка заготовок лопаток, чем применяемая ранее. Именно это новшество позволяет добиться высоких механических свойств лопаток газотурбинных двигателей.

«Мы применили новые режимы изотермической штамповки сплава. Такой подход позволяет получить структуру с регламентированными параметрами и фазовым составом, что в свою очередь обеспечивает высокий комплекс механических характеристик как при комнатной, так и при рабочих температурах сплава», — пояснил Соколовский.

Инновационная технология материаловедов НИУ «БелГУ» позволяет обеспечивать при комнатной температуре оптимальное сочетание высокой прочности и жаропрочности с достаточным уровнем пластичности на растяжение.

При этом за счет более низких температур деформации снижаются энергозатраты и трудоемкость процесса получения заготовки. Также ученые отмечают, что их технологии обработки позволят использовать в современных авиадвигателях более легкие, но обладающие повышенными эксплуатационными характеристиками материалы.