Розробка припою для жароміцних нікелевих сплавів суднових газових турбін нового покоління

The object of research is the processes of the formation of brazed joints and the stressed state. The subject of research is structure, chemical composition, long-term high-temperature strength at a temperature of 900 °C, speed of high-temperature salt corrosion. Existing brazing filler metals have a high-temperature performance of 40–50 % of the performance of the SM93-VI and SM96-VI alloys. Despite this, brazing is the main technique of joining modern heat-resistant cast alloys. Therefore, the development of new brazing filler metals that ensure the formation of joints with increased long-term high-temperature strength is relevant. Ship gas turbine blades operate at a temperature of 900 °C. The purpose of the development of the new SBM-4 brazing filler metal is to achieve long-term high-temperature strength of brazed joints at a temperature of 900 °C at the level of 85–90 % of the strength of heat-resistant alloys SM93-VI and SM96-VI. A two-stage method was used in the development of SBM-4 brazing filler metal. At the first stage, the chemical composition of the brazing filler metal base was determined, taking into account the peculiarities of operating conditions of the blades of marine gas turbine engines and the achievements of materials science of heat-resistant alloys. At the second stage, the depressant and its necessary content were selected. Computer software was used to determine the distribution between the γ- and γ'-phases, taking into account the participation of each element in both dispersion and solid-solution strengthening. Rational limits of concentrations of alloying elements were determined. The criterion was the minimum susceptibility of brazing filler metal to the formation of brittle phases, taking into account the influence of chromium, rhenium, and tantalum concentrations on resistance to high-temperature salt corrosion and high-temperature performance. The long-term strength of SM93-VI and CM96-VI alloys brazed with SBM-4 brazing filler metal is 89–91 % of the strength of the base metal. Technologies of brazing and correction of casting defects have been introduced into production.Об’єкт досліджень: процеси формування спаяних з’єднань і напруженого стану. Предмет досліджень: структура, хімічний склад, довготривала високотемпературна міцність при температурі 900 °C, швидкість високотемпературної сольової корозії. Існуючі припої мають високотемпературну працездатність 40–50 % від працездатності сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. Не дивлячись на це, паяння є основним способом з’єднання сучасних жароміцних ливарних сплавів. Тому розробка нових припоїв, що забезпечують формування з’єднань з підвищеною тривалою високотемпературною міцністю, є актуальною. Суднові газотурбінні лопатки працюють при температурі 900 °C. Метою розробки нового припою SBM-4 є досягнення тривалої високотемпературної міцності спаяних з’єднань при температурі 900 °C на рівні 85–90 % від міцності жароміцних сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. При розробці припою SBM-4 використано двоетапний метод. На першому етапі визначено хімічний склад основи припою з урахуванням особливостей умов роботи лопаток суднових газотурбінних двигунів і досягнень матеріалознавства жароміцних сплавів. На другому етапі обрано депресант та його необхідний вміст. Використовували комп’ютерні програми для визначення розподілу між γ- і γ'-фазами з урахуванням участі кожного елемента, як в дисперсійному, так і в твердорозчинному зміцненні. Визначали раціональні межі концентрацій легуючих елементів. Критерієм є мінімальна схильність припою до утворення крихких фаз з урахуванням впливу концентрацій хрому, ренію, танталу на стійкість проти високотемпературної сольової корозії і високотемпературну працездатність. Довготривала міцність спаяних припоєм SBM-4 сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ складає 89–91 % від міцності основного металу. Технології паяння та виправлення дефектів лиття впроваджено у виробництво