Разработка подходов и способов создания материалов на основе легированных гамма-алюминидов титана с упорядоченной наноструктурой для применения в жаропрочных компонентах газотурбинных двигателей

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27.06.2014 № 14.575.21.0042 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01.01.2015 по 30.06.2015 выполнялись следующие работы:

  • Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов на одноосное растяжение по разработанным Программе и методикам в части определения пределов прочности, текучести и относительного удлинения при комнатной и повышенных температурах.
  • Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов на одноосное сжатие (осадку) по разработанным Программе и методикам в части определения пределов прочности, текучести и максимальной деформации на сжатие при комнатной и повышенных температурах.
  • Проведены исследования структуры и механизмов разрушения экспериментальных образцов после механических испытаний по пп. 2.1-2.2.
  • Представлено материально-техническое обеспечение работ по пунктам 2.1-2.2.


При этом были получены следующие результаты:

  • На основе литобзора и патентных исследований разработаны технические принципы и лабораторный технологический регламент бестигельной направленной перекристаллизации (БЗП) микро- и наноструктурированных слитков легированных гамма-алюминидов титана. Проведено численное моделирование процессов гидродинамики и тепломассопереноса при направленной перекристаллизации экспериментальных слитков, разработаны программа и методики их исследовательских испытаний.
  • На основе проведённых теоретических работ впервые в мире методом БЗП изготовлены экспериментальные образцы сплавов со следующими номинальными составами (в атомных %): Ti-46Al-8Nb; Ti-44Al-7Nb-2B; Ti-44Al-7.5Nb-2.7B; Ti-44Al-5Nb-3Cr-1.5Zr; Ti-44Al-5Nb-2Cr-1.5Zr-0.4B-0.07La; Ti-44Al-5Nb-1Cr-1.5Zr-1B-0.17La. Проведены их испытания на одноосное растяжение и сжатие при температурах 20, 700 и 900 0С, определены механизмы их разрушения в ходе испытаний.
  • Характеристики и свойства экспериментальных сплавов в целом соответ-ствуют требованиям ТЗ: плотность от 4.1885 до 4.3529 г/см3; тип фазовой структуры — упорядоченная ламельная структура с чередованием gamma и alfa2 фаз и преобладанием gamma-фазы; усреднённая толщина структурных фазовых ламелей gamma/alfa2 от 50 до 350 нм в зависимости от применённого легирования. Наилучшие результаты прочностных испытаний показали составы Ti-44Al-5Nb-3Cr-1.5Zr и Ti-44Al-5Nb-1Cr-1.5Zr-1B-0.17La. Их основные физико-механические свойства приведены выборочно: предел текучести при 200С — 1002 и 895 МПа; пределы прочности при 200С — 1077 и 1000 МПа, при 7000С — 1030 и 790 МПа, при 9000С — 430 и 335 МПа; относительное удлинение при 200С — 2,35 и 1,2%; максимальная деформация на сжатие при 200С — 21,2 и 25,2%, соответственно.

Свойства вышеприведённых экспериментальных интерметаллидных сплавов на основе TiAl соответствуют лучшим образцам, полученным при выполнении профильного международного проекта IMPRESS Рамочной программы FP6 Евросоюза.
НИТУ МИСИС выиграл грант на запуск акселератора студенческих стартаповНИТУ МИСИС выиграл грант на запуск акселератора студенческих стартапов
Погружение в МИР МИСИС началось для первокурсниковПогружение в МИР МИСИС началось для первокурсников