автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Повышение жаропрочности литейных никелевых сплавов с использованием методов активного и пассивного экспериментов

РГБ ОД

| ~ 5 ИйН »

Па правах рукописи

ГАНЕЕВ Альмир Амирович

ПОВЫШЕНИЕ ЖАРОПРОЧНОСТИ ЛИТЕЙНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Специальность 05.16.04 — Литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па сопскапие ученой стспепп доктора технических наук

Екатеринбург 2000

Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническо

университете

Научный консультант: Засл.деятель науки Российской Федерации,

доктор технических наук, профессор В.С.Жернаков

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Р.К.Мысик,

доктор технических наук, профессор Б.А.Кулаков, доктор технических наук, профессор В.П.Сабуров.

Ведущее предприятие: Открытое Акционерное Общество Уфимское моторостроительное производственное объединение

Защита состоится « 19 » июня 2000 г. в 1430 часов на заседа? диссертационного совета Д 063 Л 4.01 в Уральском государственном техничес* университете - УПИ (г.Екатеринбург, УТТУ, 3-й учебный корпус).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, Втузгородок, УГТУ-УГ ученому секретарю университета. Тел. 75-45-74, факс 74-38-84.

Автореферат разослан «_»_2000 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Доктор тсхн.наук, профессор

Н.С. Шумаков

"к

КЗ-ЧМ.о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

{ктуалыюсть темы. Технический прогресс в области реактивного гателестроения зависит, прежде всего, от рабочих температур газовых турбин. >аметры работы турбин ограничиваются характеристиками жаропрочных ■ериалов, применяемых для лопаток. Лопатки изготовляются в основном из ейных жаропрочных никелевых сплавов. Сложность конфигурации лопаток, в гаости наличие внутренних полостей, делает литье не только экономичным, и единственно возможным методом их получения. Кроме того, литые сплавы, тав которых не ограничивается условиями хорошей обрабатываемости при .стической деформации, могут иметь более высокую степень легирования, а довательно, повышенную жаропрочность. В результате достигается их ¡имущество в жаропрочности примерно на 45-60% по сравнению с юрмируемыми сплавами.

В настоящее время отечественная промышленность располагает широким ортиментом жаропрочных никелевых сплавов различного назначения, годясь по жаропрочности на уровне зарубежных сплавов, они оригинальны по ;таву и более экономичны.

Наиболее распространенные в отечественной практике авиационного отурбиностроенйя лопаточные сплавы имеют пределы 100-часовой ггельной прочности при 1000 °С не более 160 и 180 МПа, а при 1050 °С - 80) МПа соответственно. Эти свойства уже не удовлетворяют современным ювиям эксплуатации турбинных двигателей в связи с требованиями шггелъного увеличения ресурса и повышения рабочей температуры. Если в современных авиадвигателях вес жаропрочных сплавов составляет 40-Уо от веса турбины, то через 10-15 лет он должен составить 60-80%. По соторым прогнозам мощность двигателей за это время возрастет в 2-3 раза при гантельном росте рабочей температуры газовых турбин. Анализируя развитие жаропрочных сплавов, В.Симмонс и Г.Вагнер отмечают, > сделанный ранее прогноз в отношении применения тугоплавких металлов и швов, а также дисперсно упрочняемых металлоокисных сплавов не оправдался, ¡плавы на никелевой основе на ближайшие десятилетия останутся основными гериалами для газотурбинных двигателей.

В связи с этим повышение жаропрочности литейных никелевых сплавов для галей ГТД и ГТУ является одной из важнейших проблем в авиа- и (егостроении, судо- и танкостроении, энергомашиностроении и нефте-юдобывающей промышленности.

Исследованиями российских и зарубежных ученых A.A. Бочвара, У. гтериджа, М.В. Захарова, С.Т. Кишкина, И.И. Корнилова, Г.В. Курдюмова, А. прела, И.Л. Миркина, НА. Одинга, К.А. Осипова, М.В. Приданцева, Е.М. вицкого, Р.У. Флойда, С.Б. Масленкова, P.E. Шалина, И.Л. Светлова, Е.Б. чанова, В.Н. Толораия, В.В. Ртшцева, Ч. Симса, В. Хагеля и др. разрешен ц важнейших теоретических и практических задач по различным проблемам

жаропрочности металлов и сплавов.

На современном этапе развития теории жаропрочности установлено, жаропрочность сплавов зависит от прочности межатомных связей, струму состояния границ зерен. Основным принципом создания литого сп обладающего высокой жаропрочностью, является принцип гетерогенн Решающая роль в достижении высокой жаропрочности принадлежит xapai взаимодействия сосуществующих фаз.

Выявленные принципы легирования жаропрочных сплавов пока не , конкретных количественных рекомендаций для выбора составов новых спл! В течение длительного времени эмпирический метод проб и ошибок {trials errors) был основным при разработке жаропрочных сплавов, однако он тре огромных средств на исходные материалы, дорогостоящее оборудован! проведение большого количества плавок. Эти затраты чаще всего не окупа! результатами поиска.

В связи с этим возникает необходимость в систематизации, обобщен! анализе многочисленных результатов исследований по проблеме cm жаропрочных сплавов и выработке новых подходов к прогнозированию сво сплава.

Поэтому разработка, развитие и совершенствование расче экспериментальных методов прогнозирования жаропрочных свойств cm опирающихся на возможность использования методов классичес металловедения, физики металлов и математического моделировг применения методов теории распознавания образов (ТРО), относятся к наиб приоритетным и актуальным научно-техническим проблемам маншностроени Исследования по теме диссертации проводились в рамках выполн хоздоговорных исследований и тематического плана госбюджетных ] Уфимского государственного авиационного технического универси: Теоретическая часть исследований выполнена при поддержке гра Минобразования России по фундаментальным проблемам металлургии t технологическим проблемам производства авиакосмической техники (1 2000гг.).

Цель работы Создание теоретических и технологических принципов син литейных жаропрочных никелевых сплавов с высокими эксплуатационн свойствами с использованием методов активного и пассивного экспериментов Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задг • разработка концепции и методики синтеза литейных жаропроч никелевых сплавов, включающих решение следующих вопросов:

- создание тематической базы данных (БД) и информационно-поисш системы (ИПС), доступных в Internet, с развитыми и эффективными средсп предоставления систематизированных сведений о жаропрочных никеле сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатацион характеристикам;

'- разработку способа и компьютерной программы для повышения ¡ормативности базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление зсции жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из

- разработку метода и оценку резервов повышения жаропрочности сплавов ¡работкой малых объемов данных;

- разработку методики выбора легирующих элементов для жаропрочных авов на основе никеля;

- построение полиномиальных моделей влияния химического состава на «прочность с использованием эвристических методов дискриминантного лиза, учитывающих характер обрабатываемой информации, где гистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны;

» разработка новых литейных жаропрочных никелевых сплавов и создание нологического процесса литья деталей из этих сплавов;

» исследование физико-механических и литейных свойств, фазового состава и уктуры новых сплавов (в зависимости от технологических параметров литья); » проведение промышленных испытаний и внедрение основных результатов оты в производство.

пяучняя новизна

I. Разработаны концепция и методики синтеза литейных жаропрочных :еяевкх сплавов с использованием методов активного и пассивного периментов.

I. Созданы теоретические и технологические принципы повышения юпрочности литейных никелевых сплавов.

3. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных сплавов с юльзованием данных пассивного эксперимента, основанная на накопленной формации о составе и свойствах разработанных и применяемых сплавов, ючающая:

создание тематической БД и ИПС, доступных в Internet, с развитыми и эффективными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам; разработку способа и компьютерной программы повышения информативности базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление функции жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из БД; создание метода и реализующей его компьютерной программы для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов с использованием обработки малых объемов данных;

построение полиномиальных моделей влияния химического состава на жаропрочность с применением эвристических методов дискриминантного анализа, учитывающих характер обрабатываемой информации, где

статистические свойства массива данных по жаропрочным cirnai неизвестны.

4. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных никелевых сплаво использованием активного эксперимента, основанная на необходимости ввод; рассмотрение новых химических элементов в качестве легирующ включающая:

• разработку теоретических основ, методику и критерии выбора легируют элементов для жаропрочных никелевых сплавов с учетом особенное! условий их работы на базе всех элементов периодической систа Д.И.Менделеева;

• разработку принципов прогнозирования параметров начальных участи двойных диаграмм состояния системы <никель-элемент>;

• создание метода оценки пределов варьирования легирующих элементов допустимых интервалов их содержания в жаропрочных никелевых сплавах;

• построение математической модели влияния легирующих элементов жаропрочность литейных сплавов и оптимизацию их составов.

5. Разработаны принципы и методика выбора легирующих элементов д жаропрочных сплавов на основе никеля, основанные на учете типа и параметр двойных диаграмм состояния сплавов системы <никель-элемент>.

6. Построены полиномиальные модели влияния химического состава жаропрочность с применением нового подхода к моделироваш слабоформализованной задачи синтеза питейных жаропрочных никелев1 сплавов, в рамках которого с определённым успехом преодолеваются основы: трудности обработки данных пассивного эксперимента: их част неопределённость, зашумлённость, малая информативность и значительн размерность массива исходных данных. Выбор наилучших модел осуществлялся по критерию регулярности, характеризующему прогностические возможности. Адекватность моделей проверяла непараметрическими методами, позволяющими устанавливать требуем} точность прогнозирования жаропрочности.

7. Впервые разработана технология формирования н наполнения проблем* ориентированных БД и создана тематическая БД по жаропрочным никелевь сплавам, в процессе создания которой было осуществлено концептуальн проектирование и разработана нормализованная структура на основе реляционн модели данных, что позволило реализовать на ее основе ИПС с развиты! активными средствами представления систематизированных сведений жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим эксплуатационным характеристикам, доступную в Internet.

Разработаны способы, алгоритмы и реализующие их компьютера программы повышения информативности базы данных и оценки резерв повышения жаропрочности сплавов.

8. Впервые получены данные о физико-механических и литейных свойстве фазовом составе и структуре новых сплавов. Установлены закономерное

|уктурных превращений и распределения легирующих элементов в литых ропрочных никелевых сплавах при кристаллизации в зависимости от кШческого состава и условий охлаждения отливки.

Достоверность полученных результатов обосновывается:

• применением основных теоретических положений жаропрочности, физического металловедения и термодинамики, теории оптимизации систем, теории вероятности и математической статистики, теории распознавания образов (ТРО);

• сравнением полученных результатов с результатами аналогичных или близких постановок и решений отечественных и зарубежных авторов;

• экспериментальными исследованиями фазового состава, структуры, свойств и оценкой качества отливок, полученных на современном оборудовании, статистической обработкой результатов и сопоставлением их с данными

талсто'гшталп'лгл пттлттпг\

Основное практическое значение результатов состоит в следующем: » разработаны теоретические и технологические принципы повышения ропрочности, концепция и методики синтеза, на основе которых рассчитаны шческие составы новых многокомпонентных сплавов с использованием ;сивного эксперимента - УГАТУ-1, УГАТУ-2 и др., с использованием гнвного эксперимента — СЖСК-1, СЖС-2, ЖСИ95-ДУ и др., обладающие сокими физико-механическими и литейными свойствами и структурной 1бильяостыо;

» созданы методики синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с пользованием методов активного и пассивного экспериментов, позволившие в >' раз сократить сроки создания новых многокомпонентных сплавов, снизить в •50 раз трудозатраты, сэкономить в 10-20 раз дефицитные и дорогостоящие гериалы по сравнению с существующими методами;

• выработаны новые теоретические положения синтеза литейных ропрочных никелевых сплавов, позволившие создать методический и «пьютерно-программный комплекс, разработать математическую модель аяния легирующих элементов на жаропрочность никелевых сплавов и на их таве получить новые сплавы для деталей ГТД, штампов ГОШ и бурового струмента, имеющие более высокие эксплуатационные свойства и шологичность;

» впервые создан тематический банк данных, где представлены :тематизированные сведения о жаропрочных никелевых сплавах по основным ханическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам; ¡работана структура базы данных (БД) и алгоритмы информационно-поисковой зтемы (ИПС); осуществлена программная реализация БД и ИГГС, которые могут пользоваться в качестве электронного справочника и являются необходимой яовой для разработки математических моделей жаропрочных никелевых

g

сплавов;

• предложены новые легирующие элементы и ряд межкристаялип упрочнителей для жаропрочных никелевых сплавов;

• разработан высокоэкономичный технологический процесс литья лопате готовым газовым трактом в термостойкую оболочковую форму, который с основой отраслевого директивного процесса литья лопаток (дета авиадвигателей), внедренный в производство на серий двигателестроительных предприятиях;

• разработаны технологические процессы плавки сплавов и технологии лв лопаток ГТД и ГТУ, штампового и бурового инструмента из новых сплавов.

Новизна и значимость технических решений подтверждаются авторею свидетельствами, патентами на изобретения и публикациями.

Практическая реализация работы

1. Износостойкий штамповый сплав ЖС95-ДУ (патент №2130088) , изотермической штамповки при температурах 950-975°С, упрочнеш тугоплавкими дисперсными соединениями, внедрен в Открытом акционер! обществе Уфимского моторостроительного производственного объедини (ОАО УМПО), что позволило повысить стойкость штампа при пггампо лопаток 8-й ступени компрессора ГТД в 2 раза.

2. Износостойкий сплав СЖСИ-1 (а.с.№396077) для бурового ияетруме: внедрен на предприятиях нефтегазодобывающей промышленности (3. "Удмуртнефть-Бурение"), позволил повысить межремонтный срок с луж турбобуров в среднем в 2,2 раза; за счет этого достигнуты сокращение затрат обслуживание и ремонт забойных двигателей и увеличение рейсовой скоро! бурения скважин в среднем на 35 %.

3. Высокоэкономичный технологический процесс литья лопаток с готов газовым трактом в термостойкую оболочковую форму стал основой отраслев! директивного процесса литья лопаток (деталей авиадвигателей), который внещ в ОАО УМПО.

4. Технологические процессы : плавки и технологии литья лопаток ГТД и Г из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2; получения сплава жидкофазным методом технология литья штампового инструмента ИЗШ из сплава ЖС95-ДУ; получы сплава способом плакирования порошков и технология литья буров< инструмента из сплава СЖСИ-1 внедрены в ОАО УМПО.

5. Тематическая БД по жаропрочным никелевым сплавам и рабочая вер( ИПС внедрены в ОАО УМПО, в БРЦ НИТ (УГАТУ), ОАО НИЙТ (г. Уфа).

6. Теоретические и практические результаты исследований внедрены учебный процесс Уфимского государственного авиационного технически университета в новых учебных дисциплинах:

• "Теоретические основы синтеза сплавов", для магистров по направлен

551800 "Технологические машины и оборудование" по программе 551?

"Машины и технология литейного производства";

"Синтез литейных сплавов" для подготовки бакалавров по направлению 551800 "Технологические машины и оборудование" со специализацией 120300 "Машины и технология литейного производства";

'Технология литья деталей авиадвигателей" для подготовки студентов по специальности 120300 "Машины и технология литейного производства". По результатам исследований изданы учебное пособие "Синтез сплавов 1.Фи-ико-химическне методы оптимизации состава сплавов" для тудентов,магистрантов и аспирантов и методические указания к лабораторным (аботам по дисциплине "Синтез литейных сплавов" на базе программного ;омплекса "ALLOYS" для студентов специальности 120300;.

На защиту выносятся:

1. Концепция синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с исполь-эванием методов активного и пассивного экспериментов. 2 tvopvtirivckus и т8ХКолопп£ск1а£ принципы повышения жатюптзочности штейных никелевых сплавов.

3. Методика синтеза литейных жаропрочных сплавов с использованием данных ассивного эксперимента, основанная на накопленной информации о составе и войствах разработанных и применяемых сплавов, включающая:

создание тематической БД и ИПС, доступных в Internet, с развитыми и эффективными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам; разработку способа и компьютерной программы повышения информативности базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление функции жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из БД; ■ создание метода и реализующей его компьютерной программы для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов с использованием обработки малых объемов данных; ' построение полиномиальных моделей влияния химического состава на жаропрочность с применением эвристических методов дискриминантного анализа, учитывающих характер обрабатываемой информации, где статистические свойстза массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны.

4.Методика синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использова-шем активного эксперимента, основанная на необходимости ввода в жсмотреше новых химических элементов в качестве легирующих, 1ключающая:

► разработку теоретических основ, методику и критерии выбора легирующих элементов для жаропрочных никелевых сплавов с учетом особенностей условий их работы на базе всех элементов периодической системы Д.И. Менделеева;

• разработку методики прогнозирования параметров начальных участи двойных диаграмм состояния системы <никель-элемент>;

• создание метода оценки пределов варьирования легирующих элементов допустимых интервалов их содержания в жаропрочных никелевых сплавах;

• построение математической модели влияния легирующих элементов жаропрочность литейных сплавов и оптимизацию их составов.

5. Технология формирования и наполнения проблемно-ориентированных БД] тематическая БД по жаропрочным никелевым сплавам, в процессе создан которой было осуществлено концептуальное проектирование и разработа нормализованная структура на основе реляционной модели данных, ч позволило реализовать на ее основе ИПС с развитыми и эффективны: средствами представления систематизированных сведений о жаропрочн: никелевых сплавах по основным механическим, технологическим эксплуатационным характеристикам, доступную в Internet.

Способы, алгоритмы и реализующие их компьютерные программы повышен информативности базы данных и оценки резервов повышения жаропрочное сплавов.

6. Методика выбора, основанная на учете типа и параметров двойных диаграл состояния сплавов системы <никель-элемент> и новые легирующие элементы р жаропрочных сплавов на основе никеля.

7. Результаты комплексных исследований физико-механических и литейных свойств, фазового состава и структуры новых литейных жаропрочных никслев: сплавов в зависимости от химического состава и условий охлаждения отливки.

8. Технологические процессы: плавки и технологии литья лопаток ГТД и П из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2, получения сплава жидкофазным методом технология литья штампового инструмента ИЗШ из сплава ЖС95-ДУ, получен сплава способом плакирования порошков и технология литья буровс инструмента из сплава СЖСИ-1.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены научных конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе: I и П Всесоюзн научно-технической конференции "Сверхпластичность металлов" (г. Моею 1976, 1981), I и II Республиканской научно-технической конференциях "Пу повышения качества и экономичности литейных процессов (г. Одесса, 19i 1990), втором Международном Российско-китайском симпозиуме астронавтике и технике (г. Самара, 1992), Всероссийской научно-техническ конференции "Оптимизация технологических процессов и управление качеств! при производстве фасонных отливок (г. Ярославль, 1993), Международю научно-техническом симпозиуме "Наукоемкие технологии и проблемы внедрения на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальне Востока (г. Комсомольск-на-Амуре, 1994), Всероссийской научно-методическ конференции "Проблемы создания национальной академической системы £ данных и баз знаний" (г. Уфа, 1995), Российской межвузовской научг

жначеской конференции "Фундаментальные проблемы металлургии" (г. Екате-шбург, 1995), Российской межвузовской научно-технической конференции Товые технологии" (г. Владимир, 1995), Всероссийской конференции >гечественная авиация и космонавтика в прошлом, настоящем и будущем" . Уфа, 1996), Всероссийской научно-технической конференции "Новые атериалы и технологии" (г. Москва, 1997), Всероссийской научно-практической шференции "Прогрессивные технологии в литейном производстве" (г.Екате-шбург, 1997), I Международной научно-технической конференции "Актуальные зоблемы химии и химической технологии" (г. Иваново, 1997), Всероссийской *учно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы, юрудование и экологические аспекты в литейном производстве (г. Пенза, 1997), [еждународной научно-технической конференции "Прогрессивная техника и :хнология машиностроения, приборостроения и сварочного производства" . Киев, 1998), Всероссийской научно-технической конференции "Новые атериалы и технологии" (г. Москва, 1998), Международной конференции Совершенствование литейных процессов" (г. Екатеринбург, 1999). Экспонировались на Международных и Всероссийских выставках изделия тампового и бурового инструмента из новых сплавов, информационно-зисковая система по жаропрочным никелевым сплавам, программные продукты база данных: в Болгарии - 1989 г., ФРГ - 1990 г., России (г. Уфа) - 1993 г., зссии (г. Москва) - 1995 г., России (г. Уфа) - 1995 г., Аргентине - 1996 г., зссии (г. Уфа) - 1997 г., Россия (г. Пенза) - 1998 г., России (г. Уфа) - 1999 г., зрмании -1999 г.

Публикации. По теме диссертации издано учебное пособие и опубликовано злее 120 работ. Основное содержание диссертации опубликовано в 63 научных >удах, в том числе получены 22 патента и авторских свидетельства на ¡обретения. Кроме того, материалы диссертации приведены в отчётах по НИР и )антам, выполненным при участии и под руководством автора.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, гти глав, выводов, списка литературных источников. Общий объем работы 455 раниц, в том числе 388 страниц машинописного текста, 145 рисунков, 51 Блица, 376 наименований списка литературы. В приложении представлены «суметы, подтверждающие использование и внедрение полученных зультатов исследований, разработанный технологический процесс и >мпыотерные программы. Суммарный экономический эффект от внедрения зультатов диссертационной работа составляет 7 585 ООО рублей (в ценах >99г.).

Личный вклад автора. В диссертационной работе представлены результаты, элученные автором самостоятельно, а также совместно с аспирантами в качестве 1учного руководителя. Ему принадлежат: разработка проблемы синтеза ггейных жаропрочных никелевых сплавов в целом, постановка задач

экспериментальных исследований и разработка основных методик, личш участие в проведении исследования в лабораторных и промышленных условия участие в промышленных испытаниях и внедрении результатов в производство.

В публикациях, выполненных в соавторстве, вклад диссертанта состоял непосредственном участии в этих работах: от постановки задачи и выполнена конкретных исследований до анализа и внедрения полученных результатов.

Автор благодарит коллектив кафедры "Машины и технология литейно! производства" Уфимского государственного авиационного технически университета за помощь в работе над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит характеристику вопросов, связанных с теоретическим и технологическими принципами повышения жаропрочности литейны никелевых сплавов. Обосновывается актуальность рассматриваемых вопросе сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна, основнь: защищаемые положения, достоверность и практическая значимость полученных работе результатов.

В первой главе проведен анализ современных концепций и теоретически положений повышения жаропрочности материалов, рассмотрено современнс состояние проблемы синтеза жаропрочных сплавов.

Рассмотрены теоретические основы жаропрочности, перспективы тенденции развития жаропрочных материалов. Особое внимание уделен литейным жаропрочным сплавам на основе никеля как наиболее перспективным.

Произведен анализ условий работы жаропрочных сплавов на никелево основе и сформулированы основные требования к ним. Рассмотрено влияли физических и структурных факторов на жаропрочность никелевых сплаво] основные принципы и особенности их легирования. Отмечается неоднозначност информации по оценке влияния легирующих элементов на жаропрочност никелевых сплавов и нерешенность на сегодняшний день задачи синтез жаропрочных сплавов, способных выдерживать значительные нагрузки пр рабочей температуре 1000°С. Показано, что отсутствуют универсальные метода синтеза, которые сочетали бы в себе строгий научный подход традиционны методик с преимуществами применения современной вычислительной техники.

Рассмотрены методы компьютерного проектирования жаропрочных сплаво и сделан анализ применимости математических методов для решения задач синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов в условиях зашумленносп малой информативности и значительной размерности массива исходных данных.

На основе анализа проблемы синтеза сплавов в работе сформулирован! цель и основные задачи диссертации. Определено направление решени указанной проблемы, которое включает разработку расчетных методов синтез жаропрочных сплавов в зависимости от условий и параметров их эксплуатации Показана актуальность, обосновано большое теоретическое и важное народне

хозяйственное значение решения рассматриваемой проблемы.

Сложность и многоплановость решаемых в работе задач по проблеме повышения жаропрочности материалов и синтеза новых сплавов потребовала постановки и решения многих методологических вопросов в плане реализации экспериментально-аналитических исследований.

В целях реализации системного подхода к оптимизации состава сплавов разработана общая концепция синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием данных пассивного и активного экспериментов.

Во второй главе разработаны теоретические основы и методика синтеза жаропрочных никелевых сплавов с использованием данных пассивного эксперимента.

Методика синтеза с использованием данных пассивного эксперимента основана на накопленной информации о составе и свойствах разработанных и применяемых жаропрочных никелевых сплавов (более 700), сохраненной в систематизированном и унифицированном виде в базе данных (БД), представляющей собой концентрации составляющих сплав химических элементов и значения жаропрочности для известных значений рабочих температур. Доступ к БД обеспечивается средствами разработанной ИПС. В рамках предлагаемого подхода задача синтеза новых жаропрочных никелевых сплавов решалась с применением методов распознавания образов для выделения из базы данных компактной выборки сплавов с высокой жаропрочностью, построением по ней полиномиальной модели влияния химического состава на жаропрочность и использованием градиентного метода поиска оптимума по построенной модели с учетом чувствительности искомого свойства к изменению концентрации каждого элемента, входящего в модель.

Показана необходимость разработки базы данных по жаропрочным никелевым сплавам, обоснован выбор ее архитектуры и структуры, описаны структура и характеристики информационно-поисковой системы по базе данных для информационного обеспечения автоматизированной системы проектирования жаропрочных никелевых сплавов.

Проведенные исследования позволили сформулировать основные недостатки представления сведений о жаропрочности сплавов из БД: резкое различие объемов выборок при переходе с одной температуры на другую и группировка сплавов по температурам в зависимости от страны-производителя.

Рассмотрены методы сплайн-интерполяции применительно к прогнозированию отсутствующих в БД сведений о жаропрочности сплавов. На рис. 1 приведены зависимости 100-часовой жаропрочности сплавов из БД от рабочей температуры.

Для анализа возможностей и проверки эффективности применения различных методов интерполяции значений жаропрочности был проведен вычислительный эксперимент. Реализацией этого метода является разработанная компьютерная программа, основанная на автоматическом индивидуальном подборе шкал для нелинейного преобразования, обеспечивающего максимальное

спрямление зависимости с учетом характера изменения жаропрочности с температуры для каждого сплава из БД. На диаграмме (рис. 2) приведены размерь выборок значений 100-часовых жаропрочностей до (более темные часп столбиков) и после проведения процедуры интерполяции, из которой видно, чтс для большинства температур произошло увеличение размера выборок значеню жаропрочности в 2-3 раза.

Для выбора метода интерполяции функции изменения жаропрочности от температуры был сформулирован критерий оптимальности:

arg min max

У

~ V '

/

/

I

У

0)

где Уо и Уп- обучающая и проверочная выборки;

У'(х) и у - интерполированные и известные значения жаропрочность соответственно;

1 — в&рйайЛ сочетании шкал.

G,№

900

m 6« l,

Рис. 1. Интерполяционные кривые 100-часовой жаропрочности никелевых сплавов

Количество сплавов 120

h!J

-S-'.iiiii-iSl». iLte >J "ij+L

- X-

100 750 816 S70 525 950 1005 1038 5,'C 650 730 800 850 900 940 982 ИЗО 1050

Ряс. 2. Распределение числа сплавов по температурам:

1 - до проведения интерполяции;

2 - после проведения интерполяции

При использовании метода кубической сплайн-интерполяции для каждого

[хрх^!] значение жаропрочности ¥/х)

отрезка изменения температуры записывалось в виде

УЛх)-

\mj

Jj(xj+, -*)3 +mjH{x-Xjf\+-~

m+1.

(2)

где ЬрХ^-х,; У](х)=у(х); т^=У (х^) и]=1,2,...,п (п-число узлов).

Для получения значений т} решалась система линейных уравнений при У)(х)=у/.

\

Ауту +2^ +Лу+1Ц-+1 +/г/+1т/+2 =<5 ^ ^ ~- , =0, тп =0. ^

Применение описанного метода позволило в 10-15 раз повысить точность интерполяции жаропрочности.

Для построения математических моделей и проектирования состава сплава с Золее высокими свойствами необходимо оценить вероятность такого результата и содержательность информации из БД. Наличие большого числа факторов, влияющих на значения рабочей температуры никелевых сплавов, позволяет рассматривать их как значения случайной величины X с некоторым законом распределения. Тогда вероятность нахождения принимаемых X значений в промежутке между максимальным значением хм и правой границей возможных значений рабочей температуры Ь определяется по формуле

хм С4Ч

Р(хм<Х <Ъ )=1 -Г(хм)=>- ]/(*)*,

а

где а - левая граница возможных значений рабочей температуры;

£ - плотность распределения значений рабочей температуры (рис.3,а).

Д ля оценки резервов повышения жаропрочности сплавов были разработаны математический метод и реализующая его компьютерная программа с применением метода информационной оценки, который учитывает специфику БД по жаропрочным никелевым сплавам, связанную с необходимостью обработки малых объемов данных. Метод основан на принципе максимизации энтропии и позволяет на конструктивной основе, без выдвижения необоснованных гипотез, получать точечные и интервальные оценки максимального правдоподобия для закона распределения значений рабочей температуры сплавов в заданных физически оправданных границах. Согласно методу, для т=2 начальных моментов:

Иг)=ет(-Ъ~-%, * \ (5)

Параметры Л?, Я/ и Х2 находятся из системы уравнений правдоподобия:

Ъ т

[(х^-уР^рС-ЁХяХ^^0- к = \,2,...т }

а 5=1

Ъ т с (6)

а 5=1

с учетом ограничений, определяющих класс распределений, где первые моменты совпадают с их статистическими оценками:

¡г * * Ь=1 ? г т<г (7)

2-х,-"-?'/= ук' " т^г> ¡ = 1

к=1,2 ,...,т, (8)

а также условием нормировки вероятностей:

г *

1=1

где - выборочные значения X; г - объем выборки сплавов из БД.

Для численного параметрического решения системы (6) применяла эффективный алгоритм с применением неопределенных множителей Лагранж (рис. 3, а).

Границы доверительной области для интервальной оценки распределена вероятностей рабочей температуры [\-РК!1ХС(х^, определялись ка;

огибающие семейства кривых (рис. 3, б), построенных для выборок сформированных из случайных чисел, распределенных по закону Р(х).

С надежностью 0,99 было выявлено существование резервов повышени рабочей температуры жаропрочных никелевых сплавов на 40-80°С да 100-часовой длительной прочности в диапазоне напряжений 100-300 МПа.

650

1000 Т,=С 950 1050

а)

.1, 0.8 0.6 0.4 0.2

lv " ■ * r ¡i

■ LM

1 ! / 1 j

! i ш 1 1

i " г isw i met í . Ш ¡ ' i ■ ■ 'M

! ' i •1 i

800 S00 1000 Т,'С

850 950 1050

б)

Рис. 3. Функция плотности (а) и доверительная область распределения (б) вероятностей рабочей температуры при 0,лл=189 МПа

Разработаны методики синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавен компьютерные программы, моделирующие влияние химического состава н жаропрочность, с применением метода пассивного эксперимента, основанного н применении методов дискриминактного анализа теории распознавания образов РС.

Описаны особенности использования данных пассивного эксперимент; сформулированы объективные и субъективные критерии оценки качеств моделей. При моделировании влияния химического состава на жаропрочност использовалась объемная модель, т.е. 14- мерное пространство признако (тринадцать легирующих элементов и свойство). С целью выделения компактно группы сплавов с высокими свойствами в пространстве признаков был применены различные методы кластерного анализа. Для жаропрочных никелевы сплавов меньший процент ошибок при классификации дал метод сфер. Эти;

методом был выделен сравнительно однородный класс сплавов с высокой жаропрочностью. Далее использовалась эта выборка. Для решения задачи построения полиномиальной зависимости жаропрочности никелевого сплава от гго химического состава были применены:

1) шаговый регрессионный метод в пакете Зш^йсб:

у = 13,896 + 0,253«Х) + 0,536.x«; + 0,432»Х7 + 4,146.Х10, где БЕ - среднеквадратическая ошибка на выборке С = 7.511е+02, а относительная ошибка Б/у - 32,6 % (у - среднее арифметическое значение выходного параметра-жаропрочности);

2) метод группового учета аргументов (МГУА), разработанный в Киевском институте кибернетики.

Рассмотрен ряд вариантов задачи с различными протекциями и запретами, а также критериями и максимальной сложностью. Из полученных моделей наилучшие результаты по прогнозированию дала математическая модель №3: у =!,3945е-0!*Х; + 3.2635е-02*Х!ОС; +5,0880е-02*Х-,»Х3 +1,6132е-02»Х2»Х-; -

- 1,3198е-02*Х8 + 4,.1868е-03*Х3«Х4 - 8,4067*Х9 + 6,7149»Х7. Значение критерия равно 1,69474е+02;

X, = С; Х2 = Сг; Х3 = М]; Х4 = Со; Х5 = Мо; Х6 = \У; Х7 = Т]; Х8=А1;Х9 = В. Значимость коэффициентов модели №=3: а! = 0.21 С-); а2 = 0.15(-); аЗ =0.13 (-); а4 = 0.24(-); а5 = 0.14(-); а6 = 0.00(-); а7 = 0.44(-); а8 = 0.00(-).

Кригичс ск О С ЗКаЧСНИС - 1.52; 3 ~ СрСДКСКВаДраТИЧССКаЯ ОШйбКа На выборке

С = 190,8219; относительная ошибка 8/у - 25,6 %;

3) метод аппроксимавди функции многочленом второй степени. Получены полиномиальные модели аппроксимацией многочленами 1-й, 2-й и

3-й степени. Модель второго порядка оказалась наиболее точной по теоретической оценке и по разности левой и правой частей. Данную модель удалось улучшить, исключив из обучающей выборки выбросы за пределы За.

Свободный член Ао- 0,1352. Коэффициенты при первых степенях: X, Хг Хз Х4 Х5 Хб Х7 Х§ 0,277 -0,215 0,154 -0,040 0,194 0,438 1,359 0,008 Х9 Хю Хц Х]2 Хи 0,845 0,017 -0,148 0,257 -0,214

Коэффициенты при парных взаимодействиях:

X! х2 Х3 Х4 Х3 Х6 х7 х8 х9 Хщ Х„

X! -0,05 -0,39 0,11 -0,37 -0,18 0,13 -0,39 0,29 0,74 -0,11 -0,06

х2 -0,05 -0,27 0,26 0,23 0,08 -0,05 -0,20 -0,58 -0,16 0,49

Хз -0,40 -0,25 -0,15 0,35 0,65 0,20 -0,60 -0,07 0,03

X, -0,22 0,18 -0,21 -0,28 -0,49 -0,37 0,30 0,19

х5 -0,28 0,49 0,06 0,20 0,08 -0,18 -0,13

-0,35

х7

-0,16 -0,36

х.

-0,10 0,27 0,50 Х9

0,36 0,31 -1,10 -0,68 Хю

0,13 0,02 -0,09 -0,21 0,12 Х„

0,00 0,13 -0,39 -0,81 -0,01 0,17

X! Х2 Х3 Х4 х5 х6 х7 х8 Xs

Х12 0,19 -0,22 -0,20 -0,13 -0,09 -0,2 0,08 -0,09 0,58

X13 -0,19 0,01 -0,18 0,45 0,19 -0,04 -0,25 0,07 0,03

Хю Хп Xj2 Xu Xu -0,52 0,02 -0,38 0,08 Xi3 0,02 0,10 0,08 -0,14

Ошибка, нормированная по теоретической оценке, в программе равна 0,05792 ошибка по разности левой и правой части уравнений равна 0,04336.

Коэффициенты модели в виде полинома 2-й степени являются значимыми, т.к проводилась нормировка данных с целью их приведения к единой шкале:

Tj= (Xj — Хсрея.)/(хма1сс. — Хмин.); Tj < 1, где Tj - нормированное значение исходного параметра Xj.

Всесторонне исследована адекватность полученных математически? моделей: по коэффициент)' детерминации, коэффициенту множественное корреляции, критерию Фишера, критерию Бокса и Ветца, оценке экспертами не субъсьстльному критерию.

Наилучшей для литейных жаропрочных никелевых сплавов оказала« модель, полученная методом аппроксимации функции многочленом 2-й степени Коэффициент детерминации для этой модели R = 0,8. Коэффициент множественной корреляции R - 0,894 по критерию Фишера. По критерию Бокса i Ветца отклонение истинного значения от среднего значения не менее чем в Tpf раза больше рассеяния предсказанного значения.

Далее задача синтеза жаропрочного сплава сводилась к отыскании экстремума целевой функции. В качестве экстремума отыскивался max f(x), таь как целью являлся синтез химического состава сплава с высоко» жаропрочностью. Для нахождения максимума использовался метод градиентногс подъема в физически оправданном направлении.

В качестве точки начального приближения выбрана точка Хо с координатами: С=Х1=0,15; Cr=X2=I0; Ni=X3 - считается в программе по остатку: Со=Х4=9; Мо=Х5=4; W=Xe=7; Ti=X7=2; AI=XS=5.3; Nb=X9=l; Та=Х,0=2 B=X„=0,001; Zr=X!2=0,001; Ce=Xn=0,001; Y=XH=0,001.

Точка Хо выбиралась в области расположения искомой точки максимума, lllai AL выбирался для каждого химического элемента индивидуально с учетом пороп его чувствительности: ALI = 0,001; AL2 = 0,5; AL3 = 1; AL4 = 0,5; AL5 = 0,1;

KL6 = 1,0; AL7 = 0,1; ALS = 0,5; AL9 = 0,1; AL10= 1,0; AL11= 0,00015; ^12=0,001; AL13= 0,00015; AL14= 0,00015.

Задавались ограничения по концентрации легирующих элементов, выходными параметрами являлись ст'оо» Vioo. &т< °в> у, 5 и литейные войства.

Получен ряд новых жаропрочных никелевых сплавов, из которых, по ехнико-экономическим показателям, для исследования механических и штейных свойств, фазового состава и структуры был выбран сплав УГАТУ-1 для юпаток ГТД.

В третьей главе рассмотрены теоретические основы и методика синтеза гатейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием метода активного эксперимента, который основан на необходимости поиска новых химических лементов в качестве легирующих, включающего решение вопросов выбора [егирующего ряда и комплекса на базе всех элементов периодической системы

7 Т/Т л /Тлттттаггелат*^! Т5 т/»/ч» гтгттлтт» плт>»'гтт т tv* тгдтттг г г'лтлпг та ч ; •■тг /-> о. т-«-« г

Avv»i*i.iivivivv uwinei ^л^м^пим^ JXOIV^/XXLV Лiyri w^OiVAWiriWLVi

¡ействии усиливают полезный эффект или подавляют отдельные нежелательные вления в сплаве. При выборе легирующего комплекса определяются допустимые 1аксимальные и минимальные концентрации каждого компонента. Состав сплава ыбирается путем оптимизации легирующего комплекса, основанной на методе закторного планирования. Математическая модель сплава, характеризующая азисимость между составом сплава и его свойствами, находится в виде юлинома. Адекватность системы проверялась по основному уровню и критерию >ншера. В тех случаях, когда число коэффициентов модели равно числу опытов в гатрице планирования, адекватность модели проверялась по дополнительным ксперимектам. Рассмотрены обшие теоретические положения повышения саропрочвости и особенности легирования никелевых сплавов. На основе теории прочнения гетерофазных сплавов сформулированы направления повышения сновной характеристики жаропрочных никелевых сплавов - длительной рочности:

упрочнение твердых растворов на основе у- и у' - фаз;

повышение термической стабильности гетерофазной системы у

упрочнение межкристаллитных границ зерен никелевых сплавов;

сведение к минимуму вероятности образования ст- и ц- фаз в процессе

термической обработки и длительной эксплуатации изделий из жаропрочных

никелевых сплавов.

Анализ жаропрочных никелевых сплавов показал, что концентрации егирующих элементов, как правило, лежит в области первого блока, образуемого йстемой <нккель-элемент>. Установлено, что в таких системах возможны злько три типа превращений при кристаллизации: с образованием твёрдых астворов, эвтектик (монотектик) или перитектик. Основными параметрами таких ревращений являются предельная растворимость элемента добавки, онцентрация и температура.

На основе установленных закономерностей предельной растворимости, концентрации и температуры эвтектики или перитектики от положения элемент; добавки в периодической системе определены интерполяцией и экстраполяцией отсутствующие точки на диаграммах и построены начальные участки двойных диаграмм состояния отсутствующих систем "никель - элемент".

Наибольший интерес для жаропрочных никелевых сплавов представля! элементы, образующие непрерывные твердые растворы и повышающ температуру плавления основы сплава, ограниченные широкие области тверд! растворов и имеющие высокую температуру платформы, тугоплавк интерметаллидные соединения с никелем.

На основе специально разработанных диаграмм «растворимость (ат. %) коэффициент распределения при первичной кристаллизации» (со) выбра! растворные упрочнители жаропрочных никелевых сплавов.

Важным критерием, определяющим предел текучести сплава, являет объемная доля выделившихся интерметаляшщых фаз. Выделение избыточго фаз тесно связано с границами растворимости легирующих элементов диаграмме состояния. Для характеристики изменения растворимое интерметаллидного соединения в зависимости от температуры предлож коэффициент растворимости у. В работе показано, что интерметаллидш соединения в области температур, не превышающих рабочие, для термическ стабильности должны иметь относительно высокие коэффициенты растворимое (72); при температурах выше эксплуатационной - для большего объемно выделения упрочняющих фаз - низкие коэффициенты растворимости (у)). Выб рзстворцо - дисперсионных упрочыитслей произведен с учётом температу! плавления, коэффициентов растворимости у, у г и уг , типа и параметр кристаллических решеток интерметаллидных соединений, которые образуются системе <никель-элемект>.

Жаропрочность сплавов определяется также состоянием границ зерен, г могут сосредоточиваться легкоплавкие примеси. Предложен принцип разработана методика построения диаграмм для выявления таких примесей учетом коэффициента распределения элементов, температуры превращения теплоты образования многокомпонентных систем в литейных жаропрочш никелевых сплавах. Вредными элементами для никелевых сплавов с этой точ зрения являются: Б, РЬ, В1, БЬ, Р, Т1, Аз, Те, Шэ, Сэ, Бг, Бе, Бг, С<1,1п, 1л, 81, № Ре. Ослабить или нейтрализовать вредное влияние этих примесей мож введением в сплав присадок, связывающих их в тугоплавкие, термодинамичес устойчивые соединения. Отбор таких присадок производился по температу плавления соединений и теплоте их образования. Установлено, что д нейтрализации вредных примесей необходимо вводить следующие элементы: С Ьа, Рг, N<1, Ъг, Щ В и С.

Окоггчательный выбор легирующих элементов для никеля производился по технико-экономическим показателям.

На основе разработанной методики проведен выбор легирующих элементов

их классификация для литейных жаропрочных никелевых сплавов:

1) растворные упрочнители - Со, 1г, ИЬ, П, Рс^Ст, W, Мо, 11и, Об, Яе, Тс;

2) растворно-дисперсионные упрочнители - А1, Та, №>, Т£;

3) упрочнители границ зерен - Ъх, Се, У, В, С, Ш, Ьа, N<1, Рг;

4) нейтральные элементы Не, Аг, Ие, Кг, ХеДп;

5) вредные примеси - Б, РЬ, В\, БЬ, Р, Т1, Аэ, Те, Шэ, Сэ, Бг, Бе, Бг, Сс1,1п, Ы, Ыа, Б», Мп, Ре.

Для определения оптимального состава сплавов из ряда выбранных элементов были использованы: Сг, Со, Мо, 'ЭД', №>, А1, Т1, Та, С, Се, 7л, N(1 и В. Эксперименты ставились по схеме факторного планирования. Зависимость между составом сплава и его свойством находилась в виде полинома второго порядка. В качестве выходного параметра была принята долговечность при температуре 975°С и напряжении сг=200МПа. Одновременно были введены ограничения по пластичности 5>3%, ударной вязкости ац>0,1 МДж/м2 и комплексу литейных свойств. Определение оптимального состава сплава производилось поэтапно, что было вызвано большим числом легирующих элементов и различием их механизма влияния на жаропрочность никелевых сплавов.

Была выполнена серия планируемых экспериментов.

Верхние границы области возможных концентраций выбранных легирующих элементов определялись их предельной растворимостью а никеле, по двойным диаграммам состояния. При этом учитывалось, что растворимость элемента уменьшается по мере усложнения М-Сг твердого раствора. Определение локальной подобласти варьирования легирующих элементов производилось на основе полученной зависимости между жаропрочностью а содержанием элемента в существующих никелевых сплавах. Для этого строились специальные диаграммы «длительная прочность - процентное содержание соответствующего элемента». Основной уровень концентрации легирующего элемента устанавливался по максимальной длительной прочности. Примеры для Со с С приведены на рис.4. Интервалы варьирования элементов выбирались в зависимости от характера кривой в области максимума длительной прочности и основных принципов легирования жаропрочных никелевых сплавов.

В нормализованных сплавах была также исследована связь между содержанием элемента и его допуском. Получена зависимость величины интервала (у) легирующего элемента от номинального содержания его (х) в никелевых сплавах, которая описана соответствующими уравнениями.

Выбранные пределы варьирования элементов представлены в табл. 1. Для первой серии опытов были выбраны легирующие элементы: Сг, Мо, МЪ, Та, А1, И, Со, С и реализован план типа 2 9"5. В результате обработки экспериментальных данных этой серии опытов получено уравнение зависимости долговечности сплава от состава:

т = 34,1 + 2,38 Х1 +0,15 х2 + 1,76 х3 +6,24 х4 + 7,65 х5 +5,49 хб + 11,7 х7-- 4,16 Х8 - 6,72 х9 + 0,94 X] х2 + 1,34 х2 Х4 -1,11 х2 х5 - 1,49 х2 м + 0,26 х2 х?.

Построенная модель оказалась неадекватной, что вызвано широки! интервалом варьирования выбранных элементов. Дальнейший поиск состаз сплавов проводился по следующим условиям:

1) основной уровень матрицы выбирался с учетом коэффициентов регрессии полученных в первой серии опытов;

2) за основной уровень новой матрицы был взят состав сплава, где получеш самые высокие результаты по долговечности в 1-й серии опытов;

Матрица планирования 2-й серии опытов представляла собой дробны; факторный эксперимент типа 274.

ер золю СР "1

ЭОЛ» лавоо # гкм ИСЛ» -1- ч 4-

аага тт "1 "Н тооо -н

'"^ЮО 1 1 г- 4 I

магх н- гИ-

:ас.м> иъовд -Ч- -н -г- 1КЛ00 4-

1СЛМ 1Ш.К& « гН-ТГ р ч- МйЭД 190.0X1

тв» 120000 110.000 100.Ю0 ии 1ЭС.ТО шш наш КШКО 1 1- ~г

9X000 «&000 № хисз вол» V Д-

леи 7ШВ0 / 1$г

7

1 юл» 1

ООО за ксо я 4- г-4- «ппгт • ' \

* - г + 1 > 'Т II V

1 1 <1 1 I 1 п 1 1

У I ' ! 1 I : 1 II 1: { 1111 2 5 п Г I! а 1 Со а 6 1 с < 1 « 1 б 4 ; 1 1 1 11 !! 1 8 1

а) б)

Рис. 4. Диаграммы "длительная прочность (МПа) - содержание легирующего элемента (вес. %)" для кобальта (а) и углерода (б)

Таблица 1

Пределы варьирования элементов

Элемент Со Сг Мо яь А1 Ш" Т1 Та С Се Ъг В

Предел варьирования 010 410 2,04,0 6,012,0 0,04,0 26,0 0,03,0 04,0 01,0 04,0 0,08 0,20 00,01 00,4 00,02

Получено уравнение регрессии:

т= 36,52 - 3,73 X! + 0,40 х2 +6,15 х3 +6,87 Х4 - 0,1 х5 - 5,08 х« - 3,57 х7.

Линейная модель оказалась адекватной.

В 3-й серии опытов было решено повысить уровень длительной прочности з счет введения микродобавок: (Се +N(1), В и Ъг. Одновременно в этой же сери опытов необходимо было найти оптимальное содержание и МЬ . Дл повышения пластических свойств сплава ввели Со (в 1-й серии опытов он име. положительный коэффициент б и а н)- В этой серии опытов были использованы

егирующих добавок и реализован экспериментальный план типа 26"3. По езультатам эксперимента построено уравнение регрессия:

т = 73,4 + 13,4x1+ 17,7x2+11,3x1 + 1,61 Х4 +5,54x5-7,59 ^-2,12x3x5.

Построенная модель адекватна по основному уровню, критерию Фишера и ;ополнительным экспериментам.

Анализ данных опытов показал, что наилучший результат получен в сплавах интерметаллидной упрочняющей фазой (№,Со)з(А1,Та,ЫЪ,Т1). 1а основе многофакторного регрессионного анализа получена зависимость лияния легирующих элементов на жаропрочность литейных никелевых сплавов. Методом крутого восхождения рассчитаны и реализованы составы сплавов с ювышенной долговечностью СЖС-2 для лопаток ГТД, для штампового и урового инструмента ЖСИ95-ДУ и СЖСИ-1.

В четвёртой главе приведены методики и результаты исследования свойств адработанных сплавов.

Разработанные сплавы были исследованы на кратковременную прочность и гластичность при нормальной и высоких температурах, длительную прочность и [ластичность, коррозионную стойкость и литейные свойства.

Образцы получали методом литья по выплавляемым моделям. Расчет шихты [роводили на основании предварительных исследований угара легирующих лементов. Каждая плавка подвергалась химическому и спектральному анализу го всем элементам, кроме бора, циркония и РЗМ. На бор, цирконий и неодим роводился только качественный анализ.

Для получения сопоставимых результатов обеспечивалось постоянство имического состава шихты, условий плавки, заливки, охлаждения отливок, а акже изготовления и испытания образцов.

Исследование литейных свойств проводилось по малой комплексной пробе. !ыплавку сплава осуществляли в плавильной установке УППФ-ЗМ с лектрокорунловым тиглем.

Полученные результаты экспериментов подвергали математической обработке с целью исключения грубых ошибок и определения доверительного итервала.

Для сравнения параллельно исследовались свойства наиболее 1аспростоаненного отечественного жаропрочного сплава на никелевой основе -КС-6К. *

Металлографические исследования проводились на шлифах, изготовленных 1етодом механической полировки. Для удаления деформированного слоя образцы шгафовались. В качестве абразивного материала при полировке применялись пожженные алюмокалиевые квасцы. Макроструктура сплавов для оценки :арактера первичной кристаллизации исследовалась на одной из половинок юнической части комплексной пробы. Структуру выявляли реактивом Васильева.

Для выявления микроструктуры сплавов были опробованы методы :имического, электролитического и теплового травления. Состав травителей, а акже условия травления приведены в .диссертации.

Для исследуемых сплавов оптимальным методом выявления структуры оказалось тепловое травление поверхности шлифа в окислительной среде в интервале температур 500-520 °С. В результате теплового травления получается яркая цветная картина с избирательной окраской фаз, позволяющих дифференцировать их по цвету, что не достигается при химическом и электролитическом травлении.

Наряду с указанными выше методами травления, в работе исследовалось наложение теплового травления на поверхность шлифа, протравленного химически и электролитически. При этом получался суммарный эффект выявления фаз от действия различных методов травления. Все фазы выявлялись четко, контрастно, различно окрашенными. Распределение карбидов просматривалось на нетравленых микрошлифах при увеличении в 100 раз.

Полученные структуры изучались на микроскопе "Неофот-21" в травленном состоянии при увеличении в х120 и х500 крат.

Электронно-микроскопические исследования проводились методом двухступенчатых позитивных реплик.

Предварительно проведена оценка разработанных сплавов на предмет потенциальной возможности образования топологически плотно упакованных (ТПУ)- фаз на основе методики Phfcomp. Для этого были построены специальные диаграммы зависимости жаропрочности при исследуемых температурах от электронной плотности сплава и концентраций легирующих элементов. На рис.5 приведены зависимости 100-часовой жаропрочности от электронной плотности и концентрации углерода. Аналогичные графики построены для всех легирующих элементов сплавов УГАТУ-1, СЖС-2, СЖСИ-1 и ЖСИ95-ДУ при температурах 800,900,950,975, 1000 и 1050 °С.

Рис. 5. Зависимость 100-часовой жаропрочности от электронной плотности никелевого сплава и концентрации легирующего элемента при температуре 1000 "С

Исследованиями установлено, что составы новых сплавов соответствуют бласти максимальной жаропрочности и оптимальной электронной плотности ;аропрочных никелевых сплавов при заданных рабочих температурах и не клонны к образованию ТПУ-фаз.

Испытана» кратковременной прочности проводились при температурах 20, 00, 900, 975, 1000 и 1050 °С. Определялись предел прочности а в, условный редел текучести сгод, относительное удлинение 8 и сжатие

Сопоставление механических свойств сплавов УГАТУ-1, СЖС-2 и ЖС-6К при омнатной и рабочей температурах показывают, что они обладают высокими рочностными характеристиками, которые практически не изменяются в нтервале температур 20-900 °С и при 900 °С снижаются всего на 15-20 % по равнению с соответствующими значениями предела текучести и временного эпротивления при комнатной температуре. При высоких температурах спытания (950-1050°С) разупрочнение сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2 происходит олее медленно, в результате их прочностные показатели выше, чем у сплава СС-6К. Это свидетельствует о том, что совместное упрочнение сплава нтерметаллидообразующимя элементами на основе AI, Та, Ti и№> (УГАТУ-1 и :ЖС-2) приводит к сохранению повышенной прочности до более высоких гмператур, чем легирование AI и Ti (ЖС-6К).

В исследуемых сплавах, при температурах 800-900°С, наблюдается снижение ластичности при кратковременных испытаниях. Для сплавов ЖС-бК и УГАТУ-1 го имеет место при 800 и 850°С соответственно, а для СЖС-2 - при УОО^С. [сследования структуры сплавов показали, что в процессе испытания под оздейстБием напряжения и температуры происходит дополнительное прочнепие за счет выделения из пересыщенного твердого растЕора вторичных да, что характерно для жаропрочных никелевых сплавов.

Длительная прочность сплавов СЖС-1, СЖС-2 и ЖС-6К изучалась при гмпературах 800, 900, 975°С. На каждое напряжение при одной и той же гмпературе испытано по 5-10 образцов; отклонения от среднего значения ремени до разрушения составляли не более ± 7,5 %. Кривые рис.6, арактеризующие средние значения длительной прочности, имеют слабый наклон оси абсцисс, что свидетельствует о малом падении данного свойства во ремени.

Испытания на длительную прочность показали, что при всех температурах и азличной продолжительности испытания максимальную жаропрочность имеет тлав СЖС-2. Наименее жаропрочным оказался сплав ЖС-бК. Построенные ривые жаропрочности подтверждают предположение, что уровень предельных абочих температур новых сплавов будет выше, чем у сплава ЖС-6К, исходя из ровня температуры солидуса сплавов УГАТУ-1, СЖС-2 и ЖС-6К (1295, 1326 и 280 °С).

Известно, что положительное влияние многокомпонентного легирования при гмпературах < 0,5 ТП1 основы сплава достигается увеличением в растворе числа

разнородных химических связей, увеличением степени искаженное™ кристаллической решетки и устойчивости возникшего напряженного состояния.

При более высоких температурах размерный фактор легирующих элементов не играет определяющей роли, а решающее значение приобретает диффузионная подвижность легирующих компонентов, которая находится в определенном соответствии с гомологическим законом диффузии и основным является влияние легирующих элементов на температуру плавления основы сплава.

Полученные данные подтверждают положение, вытекающее из теории жаропрочности, о том, что температура солидус в первом приближении может служить мерой теоретической жаропрочности.

Наблюдается резкое разупрочнение у базового сплава ЖС-6К не только с повышением температуры, но и с увеличением времени выдержки.

» угаау-1 А акс-2

Ш ЖСб-К

Рис.6

3 10 40 200 1000

Длительная прочность сплавов при температурах 800, 900 и 975 °С

Коэффициенты разупрочнения сплавов ЖС-6К, УГАТУ-1 и СЖС-2 составляют соответственно:

,900

,975

,800

,900

£ш.= 0 578- Ят=0 329- НШ.= 0 736' ~'-000- = 0 5 93- = 0 538'

_975 CT1000 .

_— 800 „— "100 a100 a100 «100

0,612; 0,362; 0,772; 0,629; 0,580 и - 0,638; 0,369; 0,777; 0,657; 0,608. Эти

результаты соответствуют данным о смещении максимальных значений

жаропрочности при повышении температуры и длительности испытания в

сторону менее пересыщенных твердых растворов, с меньшей гетерогенизацией

структуры сплавов, что связано с влиянием неравновесного состояния системы и

различной степенью гетерогенизапии на жаропрочность.

„800 ст100

975 "100

Исходя из уровня температуры солидуса новых сплавов, структуры и коэффициентов термостойкости и упрочнения, следует ожидать значительное треимугцество жаропрочности сплавов СЖС-2 и УГАТУ-1 над базовым сплавом ЖС-6К при температурах выше 1050°С.

Структурные исследования показали, что сплавы УГАТУ-1 и СЖС-2 имеют цендритное строение с типичным для такой структуры неоднородным распределением легирующих элементов. По сравнению со сплавом ЖС-бК они характеризуются большим размером дендритов твердого раствора и более грубой :етчатой формой избыточной фазы. Принимая во внимание, что длительная тластичность исследуемых сплавов выше пластичности сплава ЖС-бК, можно ¡читать структуру этих сплавов более предпочтительной, поскольку при высоких температурах (> 0,8 Тпл) для жаропрочности решающее значение имеют щффузионные процессы разупрочнения. Поверхность раздела между ^существующими фазами при грубой структуре намного меньше мелкой, и шффузионные процессы разупрочнения протекают с меньшей скоростью.

Несмотря на низкое содержание хрома, сплавы УГАТУ-1 и СЖС-2 имеют ¡ысокую жаростойкость, что объясняется несколько повышенным содержанием У (6 %) и наличием N(1 и Се в сплаве УГАТУ-1, которые повышают устойчивость гленки окислов жаропрочных сплавов и границ их зерен против диффузионного фоникновения кислорода, предохраняя тем самым поверхностные слои от ювреждаемости. Более высокая жаростойкость сплава СЖС-2 достигается

гА1 |\ТН Г-1*" То 7?А

IV. . а. ш, ■—■ ™, . ь», Ж ' л.*»

Строение первичной кристаллизации сплавов изучали по макроструктуре юнпческой части малой комплексной пробы, залитой в вакууме при различных емпературах. Макрошлиф выполнялся в осевой плоскости образцов и гротравливался реактивом Васильева в течение 10-20 мин. При температурах аливки с перегревом расплава на 50-60°С сплавы имеют мелкозернистое троение, характеризующееся наличием столбчатых и равноосных кристаллитов. ТрИ ЭТ*1Х Т2^Ш£рОТур£1Х ПЕШОС-ЛСЗ КруППСЗ£рНКСТЫМ СТр0511и£М ОТЛИЧаСТСЯ епдаз ^ГАТУ-1. С ростом температуры перегрева до 150°С размер зерен увеличивается, 1Собенно в сплавах СЖС-2 и УГАТУ-1.

Проведенный металлографический анализ с дифференциацией фаз различными 1етодами травления позволил проследить за кинетикой фазовых превращений и становить, что в результате закалки и длительных испытаний при 975°С в плавах УГАТУ-1, СЖС-2, ЖС-6К не происходит полного растворения фаз и |бразования новых. Структуры сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2 после закалки [дентичны структурам в сыром состоянии.

Преимуществом сплава СЖС-2 по сравнению со стандартным сплавом ЖС-6К, также сплавом УГАТУ-1 является более высокая жаропрочность и стабильность труктуры. В сплаве СЖС-2 также не наблюдается заметных изменений в труктуре и свойствах после закалки. Установлено, что закалка сплавов УГАТУ-1 : СЖС-2 не дает преимущества в свойствах по жаропрочности при температурах ыше 975СС.

Жидкотекучесть сплавов УГАТУ-1, СЖС-2 и ЖС6-У определялась по длш: заполнения металлом и - образного канала малой комплексной пробы в вакуум Практическая жидкотекучесть (рис.7а) сплава ЖС-6К до температуры 1410° имеет несколько большее значение, чем сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2. Одна* условно-истинная жидкотекучесть опытных сплавов имеет более высота значения, чем сплава ЖС-6К во всем исследованном интервале температ> перегрева (рис. 76).

Исследованиями установлено, что наиболее сильно воздействует на литейнь свойства никелевых сплавов "Л и А1. Высокая жидкотекучесть опытных сплавс связана с меньшим содержанием в них пленообразующих элементов (А1+И уменьшение содержания 1л в сплавах на основе М-Сг-Со^-Мо-Та привод!: также к заметному уменьшению количества микропор.

400 380 360 349 300

1 ]

А <>

[Л и

ш

W

г

т

—

/

/

•у1 а1у-1

У сжс-1 ° жс-бк

400 380 360

340

300

280 260

V"

—— //

// Л

1

/ к

~ff7

Ц/

/

/

1350 1400 1450 1550 1600 1650

Тзал, °С

Рис. 7 а. Зависимость практической жидкотехучести от температуры заливки

50 150 250 350

дт,«с

Рис. 7 б. Зависимость условно-истиннс жидкотекучести от температуры перегрева

Наибольшим суммарным объемом усадочных пороков обладает сплав ЖС-6 (4,56%), наименьшим - СЖС-2 (3,03%). У сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2 объе усадочных пор меньше объема концентрированной раковины. Эл свидетельствует о том, что сплавы УГАТУ-1 и СЖС-2 отличаются бол« направленным характером затвердевания, чем сплав ЖС-6К. Даннь: экспериментов хорошо согласуются с результатами определения коэффициент направленности затвердевания (а): СЖС-2 -0,44; УГАТУ-1 - 0,40; ЖС-6К - 0,35.

Свободная линейная усадка исследованных сплавов примерно такая же, как сплава ЖС-6К: УГАТУ-1 (2,82%), СЖС-2 (2,34%), ЖС-6К (2,28%).

Ввиду того, что величина температурного интервала затвердевания сшш серьезно влияет на характер кристаллизации (преобладание последовательной ил объемной), на условия питания и плотность отливок, на объем, форму расположение усадочных раковин и рыхлости, сплав СЖС-2, имеющий интервг кристаллизации 28°С, обладает определенным преимуществом перед сплаво ЖС-6К, имеющим А1 = 47 °С.

Исследованиями установлено, что .лучшие значения характеристик литейных свойств сплавов СЖС-2 и УГАТУ-1 по сравнению со сплавом ЖС-бК обусловлены химическим составом этих сплавов.

Полученные данные показывают, что сплавы УГАГУ-1 и СЖС-2 обладают наиболее высокими механическими жаропрочными и литейными свойствами и структурной стабильностью по сравнению со сплавом ЖС-бК и могут быть рекомендованы к производственному опробованию. Химические составы рекомендуемых сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2 позволяют отказаться от упрочняющей термической обработки литых лопаток. Структура и приведенный уровень свойств этих сплавов обеспечиваются при охлаждении отливки после заливки.

Таким образом высокая жаропрочность новых сплавов обоснована рациональ--ным подбором легирующих элементов с учетом электронного строения металлов,твердорастворным упрочнением матрицы сплава элементами, подавляющими диффузионные процессы при повышенных температурах, выделением термостабильной упрочняющей у' -фазы на основе интеметаллидного соединения типа (№, Со)з(А1, Та, №>, ТО и нейтрализацией вредных примесей с образованием тугоплавких термодинамически устойчивых соединений, которые выделяются по границам зерен в виде дисперсных частиц и блокируют подвижные дислокации на границах зерен.

В пятой главе рассмотрена производственная апробация и даны практические рекомендаций разработанных сплавов.

Решается комплекс зопросов, связанных с разработкой технологического процесса получения сопловых и турбинных лопаток из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2, литого штампа для изотермической штамповки из сплава ЖСИ95-ДУ и литого бурового инструмента из сплава СЖСИ-1.

Сформулированы теоретические предпосылки плавки новых сплавов и технологии введения легирующих элементов. С целью отработки технологии плавки новых сплавов и разработки технологического процесса получения отливок деталей, выполнены экспериментальные и аналитические исследования на серийном производственном оборудовании.

Выплавка сплавов и отливка из них образцов и заготовок деталей производились в цехе точного литья ОАО УМПО. Предварительно из чистых металлов изготавливались заготовки сплавов и «таблетки» дисперсного упрочнителя, из которых затем методом переплава отливались заготовки деталей.

Плавка производилась в вакуумной индукционной плавильной печи УППФ-ЗМ с электрокорундовой футеровкой, емкостью тигля 15 кг. Вес одной плавки составлял 12-15 кг.

Температура жидкого металла контролировалась пирометром ФП-1, протарированным по платино-платинородиевой термопаре погружения.

Расчет шихты на выплавку заготовок производили на основании предварительных исследований угара легирующих элементов. Для никеля, вольфрама, молибдена, хрома, ванадия, циркония, рения, церия, бора - по

номинальному расчету; для углерода, титана и алюминия - с учетом угара - 13%, 5% и 3% соответственно.

Шихта загружалась в тигель в следующей последовательности: 30% никеля на дно тигля, далее вольфрам, молибден, хром, кобальт, сверху - оставшаяся часть никеля. Остальные элементы вводили в расплав дозатором, распределив по ячейкам в соответствии с последовательностью присадки их в жидкий металл. После полного расплавления шихты и прекращения "кипения" металла его температуру доводили до 1570~1590°С с целью разгона плены. Затем температура снижалась до 1480-1510°С и вводились добавки с интервалами 3-5 минут с перемешиванием электромагнитным полем расплава в следующей последовательности: алюминий, титан, цирконий, иттрий, лигатура никель-бор, церий, неодим и 0,02 % углерода. После введения последней добавки металл выдерживали в течение 5-10 минут и при достижении температуры 1480-1500°С производили разливку в формы цилиндрического типа с диаметром 60 мм, для последующей нарезки под мерную заготовку.

Каждая плавка подвергалась химическому и спектральному анализу по всем элементам, кроме бора и РЗМ. Бор, неодим и церий определялись спектральным анализом.

Из опытных сплавов У Г АТУ-1 и СЖС-2 были отлиты лопатки трех наименований. Отливка образцов и лопаток производилась в оболочковые формы, изготовленные методом литья по выплавляемым моделям. Во избежание схдаждегшя оболочки в период плавки сплава и обеспечения тем самым необходимой плотности отливки была использована печь сопротивления, укрепленная на поворотном столе высокочастотной печи.

Отлитые детали подвергались контролю методами, предусмотренными в серийном производстве: наружному осмотру, проверке геометрии, рентгенопросвечиванию, люминесцентному контролю, а турбинная лопатка дополнительно - цветной дефектоскопии.

На осново полученных результатов разработан технологический процесс литья лопаток из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2.

Установлено, что исследованные сплавы в производственных условиях при литье по выплавляемым моделям обладают высокой технологичностью. Заполняемость форм хорошая, пригар на отливках отсутствует. Не наблюдается взаимодействия сплавов с тиглем на основе электрокорунда.

Для исследования струюуры по сечению лопаток были изготовлены макрошлифы в продольном и поперечном направлениях. Травление шлифов производилось в безводном реактиве Васильева. Структура во всех темплетах по всему их сечению плотная, без видимых усадочной пористости и трещин.

Анализ результатов металлургических и металлографических исследований и измерения механических свойств сплава отливок, полученных из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2, показал, что их качество удовлетворяет требованиям ТУ, а механические свойства и жаропрочность выше серийных сплавов ЖС-6К и ЖС-6У.

Разработана технология плавки и литья штампа из сплава ЖСИ95-ДУ.

Для сопоставления свойств сплава ЖСИ95-ДУ и промышленного сплава ÎC-бУ было отлито по три комплекта штампов из каждого сплава.

Изготовленные детали штампа помещались в штамповый блок УИШБ-200. [спытания проводились по технологии, действующей в кузнечно-штамповочном ехе ОАО УМПО при изотермической штамповке лопаток в режиме верхпластичности. Штамповый блок устанавливался на гидравлическом прессе 1Г-281. Технологические параметры изотермической штамповки лопаток 8-й 1упени компрессора газотурбинного двигателя в режиме сверхпластичности риведены в табл. 2.

Исследуемый штамп считается работоспособным, когда зазор между рамкой и уансоном не превышает 0,6 мм и толщина пера лопатки между спинкой и орытом соответствует техническим условиям.

Таблица 2

Материал штампуемой детали ВТ-9

Температура штампа, °С 950

Температура заготовки, °С 1050

Усилие прессования, МПа 200

Время прессования, мин 2,5

Суммарное время штамповки, мин 4,0

При исследовании каждая сотая лопатка откладывалась и клеймилась, езультаты исследований приведены на рис. 8. На серийных штампах из сплава (С-б У в среднем было отштамповано 560 лопаток, после чего штампы были няты ввиду прогрессирующего роста заусенца по кромкам лопаток, вследствие зноса рамки штампа и боковых стенок пуансона. На штампах из опытного плава было отштамповано в среднем 1125 лопаток.

Структура во всех темплетах и по всему сечению гравюры штампов плотная, ез видимой усадочной пористости и усадочных раковин.

Количество штамповок, шт.

Рис.8. Зависимость износа штампа от количества етпгсаисгапньк деталей

Исследование микроструктуры сплава ЖСИ-95ДУ показало отсутствие карбидной сетки в виде "китайского иероглифа" (рис.9), характерное для всех литых жаропрочных сплавов на основе никеля, что позволяет предположить высокие механические показатели сплава, а также его высокую износостойкость. Процессы коагуляции карбидной фазы в сплаве ЖСИ-95ДУ идут значительно медленнее.

Морфология карбидов не претерпевает существенных изменений на протяжении всего цикла работы штампов. Заметно лишь незначительное укрупнение карбидной фазы. Выделения первичной у"- фазы округлой формы и имеют более равномерное распределение по структуре. У сплава ЖС-6У наблюдаются угловатые выделения первичной у'- фазы и строчечное распределение карбидной фазы вдоль границ зерен. При электронной микроскопии было выявлено, что вторичная /-фаза имеет более плотную структуру у сплава ЖСИ-95 ДУ.

Таким образом, как показывают результаты металлографических исследований и измерения механических свойств сплавов отливок, полученных из сплава ЖСИ-95 ДУ, качество их удовлетворяет требованиям технических условий, а механические свойства и износостойкость значительно превышают серийный сплав ЖС-6У.

По результатам проведенных исследований и анализа качества штампов был составлен технологический процесс литья деталей штампа из сплава ЖСИ95-ДУ.

На основании результатов исследования и производственных испытаний сплав ЖСИ-95ДУ рекомендован к промышленному производству для литья штампов, работающих при температурах 950-1000°С, для изотермической штамповки лопаток компрессора авиационных двигателей из титановых сплавов в режиме сверхпластичности. Состав сплава защищен патентом №. 2130088.

г IV

* ■

. Ч

¿г-

7,

V*.,,'.''А. : •

• ¿Ц. V- ...

ч^Л? -У

а) б)

Рис. 9 Микроструктура сплавов ЖСИ-95ДУ(а) и ЖС-6У(б) без травлеяия(х125)

Разработан технологический процесс литья турбинок 2ТСШ-240 из сплава СЖСИ-1. При разработке технологии плавки композиционного дисперсноупрочнённого сплава СЖСИ-1 серьёзную проблему представляло

¡ведение дисперсных тугоплавких окислов, т.к. они плохо смачиваются жидким металлом. Для повышения смачиваемости двуокиси циркония и других окислов шкелевым сплавом разработан новый способ введения дисперсных частиц в кидкий расплав (а.с. № 1297468), заключающийся в плакировании никелем гастиц двуокиси циркония в процессе синтеза дисперсных частиц. Плакирование горошков Zr02 проводилось по следующей реакции:

4NiO +2ZrN = 2Zr02 + 4Ni +N2t.

Плакированные никелем дисперсные частицы двуокиси циркония в виде птабиков присаживались на чистое зеркало металла 0,2-0,4 мас.%. Заливку :ерамических форм турбинок для турбобуров композиционным сплавом [роизводили при следующих параметрах: температура перегрева сплава - 1600°С, емпература заливки - 1460-1500°С, температура формы - 980°С.

Турбинки 2ТСШ-240 прошли испытания на предприятиях ЗАО "Удмуртнефть-1урение", замена стандартного сплава на СЖСИ-1 позволила повысить гежремонтный срок службы турбобуров в среднем в 2,2 раза, за счет этого остигнуто сокращение затрат на обслуживание и ремонт забойных двигателей, величение рейсовой скорости бурения скважин в среднем на 35 %.

Сплав СЖС-1 внедрен на предприятиях ЗОА "Удмуртнефть-Бурение". Эконо-[ический эффект от внедрения результатов работы в промышленность составил 6 85 ООО руб/год (в ценах 1999 года).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований озволид сформулировать и обосновать научные положения повышения аропрочности ягггеккьпг никелевых сплавов.

Созданы теоретические и технологические принципы повышения аропрочности литейных никелевых сплавов и разработаны концепция и етодики синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов.

На основе концепции и методик созданы литейные сплавы, обладающие асокой жаропрочностью, структурной стабильностью и высокими литейными юйствами. Применение аппарата математической статистики, регрессионного шшза и метода "РНАСОМР" позволило прогнозировать влияние химического >става на фазовые, структурные характеристики и свойства сплавов.

2. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных сплавов с ¡пользованием данных пассивного эксперимента, основанная на накопленной формации о составе и свойствах разработанных и применяемых сплавов, лючающая:

создание тематической БД и ИПС, доступных в Internet, с развитыми и

эффективными средствами представления систематизированных сведений о

жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим технологическим и эксплуатационным характеристикам;

• разработку способа и компьютерной программы повышения информативность базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление функций жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из БД;

• создание метода и реализующей его компьютерной программы для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов с использованием обработки малых объемов данных;

• построение полиномиальных моделей влияния химического состава на жаропрочность с применением эвристических методов дискриминантногс анализа, учитывающих характер обрабатываемой информации, где статистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны.

3. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием активного эксперимента, основанная на необходимости ввода в рассмотрение новых химических элементов в качестве легирующих, включающая:

• разработку теоретических основ, методики и критериев выбора легирующих элементов для жаропрочных никелевых сплавов с учетом особенностей условий их работы на базе всех элементов периодической системы Д.И.Менделеева;

- разработку принципов прогнозирования параметров начальных участкоЕ двойных диаграмм состояния системы <никель-элемент>;

• создание метода оценки пределов варьирования легирующих элементов и допустимых интервалов их содержания в жаропрочных никелевых сплавах;

• построение математической модели влияния легирующих элементов на жаропрочность литейных сплавов и оптимизацию их составов.

4. Сформирован новый подход к моделированию слабоформализованной задачи синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием методов ТРО и ЭВМ. Развиты методы автоматизации процессов классификации и принятия решений, где с определенным успехом преодолевается основная трудность обработки такого рода данных: их частая неопределенность и значительная размерность массива исходных данных.

В результате использования априорной информации о составе и свойствах известных сплавов, а также сведений о физико-химических принципах легирования количество необходимых экспериментов доведено до минимального.

Дня решения задачи синтеза многокомпонентных жаропрочных сплавов предложен дискриминантный анализ ТРО, объединяющий эвристические методы, что связано с характером обрабатываемой информации, у которой статистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны. Применена система математических методов для поиска составов сплавов с максимальными эксплуатационными свойствами:

в метод регрессионного анализа для выбора легирующих элементов;

• метод распознавания образов для выбора легирующего комплекса;

• метод планирования эксперимента для оптимизации состава сплава. Построены полиномиальные модели влияния химического состава на

жаропрочность. Выбор наилучших моделей осуществлялся по критерию регулярности, характеризующему их прогностические возможности. Адекватность моделей проверялась непараметрическими методами, позволяющими устанавливать требуемую точность прогнозирования жаропрочности.

5. Впервые разработана технология формирования и наполнения проблемно-ориентированных БД по жаропрочным никелевым сплавам и тематическая БД по жаропрочным никелевым сплавам, в процессе создания которой было осуществлено концептуальное проектирование и разработана нормализованная структура на основе реляционной модели данных, что позволило реализозать па ге основе КПС с развитыми активными средствами представления :истематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам, доступную в Internet,

Разработаны способы, алгоритмы и реализующие их компьютерные трограммы повышения информативности базы данных и оценки резервов товышения жаропрочности сплавов. Повышение информативности БД основано та применении метода кубической сплайн-интерполяции (который обладает преимуществами перед обычными методами интерполяции в сходимости и устойчивости процесса вычисления) с автоматическим индивидуальным юдбором шкал для нелинейного преобразования, обеспечивающего иаксимальное спрямление зависимости жаропрочности от температуры шдивидуально для каждого сплава из БД, что позволило в 10-15 раз повысить точность интерполяции жаропрочности, а также повысить информативность зыборок сплавов из БД в 2-3 раза.

Для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов применен метод информационной оценки, который учитывает специфику БД по жаропрочным ппселевым сплавам, связанную с необходимостью обработки малых объемов 1анных. Метод основан на принципе максимизации энтропии и позволяет на сонструкгивной основе, без выдвижения необоснованных гипотез, получать гаиболее вероятные оценки закона распределения значений рабочей температуры i заданных физически оправданных границах. На основе компьютерной фограммы было осуществлено прогнозирование, показавшее с надежностью 0,99 ;уществозание резервов повышения рабочей температуры жаропрочных шкелевых сплавов на 40-80°С для 100-часовой длительной прочности в даапазоне напряжений 100-300 МПа.

6.Разработан новый системный подход к выбору легирующих элементов для каропрочных сплавов на основе никеля. Выбор легирующих элементов грокзводится с учетом типа двойных диаграмм состояния никеля, по фнзико-

химическим признакам, образованию легкоплавких эвтектик и перитектик. способности к дисперсионному твердению, образованию тугоплавких термодинамически устойчивых соединений с легкоплавкими примесями никелевых сплавов и технико-экономическим признакам.

Принятая методика и разработанные критерии позволили разделить элементы периодической системы Д.И.Менделеева по механизму их влияния на механические и жаропрочные свойства никеля на отдельные группы, привлечь новые легирующие элементы, избежать применения элементов, образующих легкоплавкие эвтектики и перитектики.

7. Исследованиями установлено, что параметры двойных диаграмм состояния и пш превращения при кристаллизации зависят от положения элемента-добавки I периодической системе Д.И.Менделеева. В таких системах возможны только трг типа превращений при кристаллизации: раствор, эвтектика (монотектика) е перитектика, основными параметрами которых являются предельна! растворимость элемента-добавки, концентрация и температура эвтектика (монотектики) или перитектики. На основе разработанных теоретические положений и полученных закономерностей были прогнозированы предельная растворимость добавки, концентрации и температура образования эвтектш (монотекгак) и перитектик, отсутствующих систем и построены начальные участки двойных диаграмм состояния отсутствующих систем никель-элемент. Не основе обобщения и прогноза диаграмм состояния никель-добавка установлено, что никель образует:

а) непрерывные ряды твердых растворов - с 10 элементами;

б) эвтектические превращения - с 36 элементами;

в) монотектические - с 21 элементами;

г) нижние перитектические - с 6 элементами;

д) верхние перитектические - с 4 элементами.

Непрерывные ряды твердых растворов образуют элементы, стоящие рядом с никелем в периодической системе Менделеева. По мере удаления от неге растворимость их уменьшается. Все элементы, образующие верхние перитектические превращения, находятся слева от никеля, нижние - справа Наиболее удаленные элементы образуют с ним эвтектику или монотектику.

8. Впервые разработаны критерии и проведена .классификация элементов периодической системы Д.И. Менделеева по механизму упрочнения жаропрочных сплавов на основе никеля. По механизму влияния на механические и жаропрочные свойства никелевых сплавов элементы периодической системы Менделеева могут быть разделены на пять групп:

1) растворные упрочнители - Со, 1г, ЭД1, Р^ Р^Сг, W, Мо, Яи, Об, 11е, Тс;

2) растворно-дисперсионные упрочнители - А1, Та, ЫЬ, Т1;

3) упрочнители границ зерен - Ъх, Се, У, В, С, Щ Ьа, N(1, Рг;

4) нейтральные примеси - Не, Аг, Кг, Хе, Ил.

5) вредные примеси - Б, РЬ, В1, БЬ, Р, Т1, Аз, ТеДЬ, Се, Бг, Бе, 8г, Сё, 1п,

1л, Ыа.

Для обеспечения высокого уровня свойств при синтезе никелевых жаропрочных сплавов состав легирующего комплекса должен выбираться из элементов первых трех групп.

9. На основе разработанной концепции и комплексной методики синтеза жаропрочных сплавов с использованием пассивного эксперимента рассчитаны химические составы новых многокомпонентных высокожаропрочных сплавов УГАТУ-1, УГАТУ-2 и др., с использованием активного эксперимента - СЖСИ-1, СЖС-2, ЖСИ95-ДУ и др.

Комплексно исследованы физико-механические и литейные свойства разработанных сплавов. Данные, полученные в результате проведенных исследований, показали: сплавы обладают наиболее высокими механическими, жаростойкими и литейными свойствами по сравнению с базовыми сплавами ЖС6-К и ЖС6-У и могут быть рекомендованы к промышленному внедрению.

Высокая технологичность сплавов позволяет получить из них отливки деталей соответствующего назначения, более высокого качества, чем из сплавов ЖС6-К и ЖС6-У при равных технологических условиях изготовления.

10. Разработаны технологические процессы : плавки и технологии литья лопаток ГТД и ГТУ из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2; получения сплава жидкофазным методом и технология литья штампового инструмента ГОШ из ;плава ЖС95-ДУ; получения сплава способом плакирования порошков и технология литья бурового инструмента го сплава СЖСИ-1.

11. Внедрены в промышленность новые литейные сплавы:

► СЖСИ-1 - для бурового инструмента на предприятиях ЗАО "Удмурт-Нефть-Буренне", позес-лпвпшй повысить межремонтный срок службы турбобуров в среднем в 2,2 раза; за счет этого достигнуто сокращение затрат на обслуживание и ремонт забойных двигателей , увеличение рейсовой скорости бурения скважин в среднем на 35 %;

> ЖС95-ДУ - для штампового инструмента при рабочих температурах 950-975°С на ОАО УМПО, что позволило повысить стойкость штампа при штамповке лопаток 8-й ступени компрессора ГТД из титанового сплава ВТ-9 в 2 раза. По результатам работы защищено 22 изобретения, из которых 6 внедрены в

фоизводство. Экономический эффект от внедрения результатов работы в [ромышленность составил 7 585 ООО руб/год (в ценах 1999 года).

Теоретические и практические результаты исследований внедрены в учебный процесс УГАТУ в новых учебных дисциплнных "Теоретические основы синтеза ¡плавов", "Синтез литейных сплавов", "Технология литья деталей гоиадвигатеяей" для подготовки магистров, инженеров и бакалавров по управлению 551 800 и специальности 120300 "Машины и технология литейного троизво детва".

Основные результаты диссертант» опубликованы в следующих работах:

1. Танеев A.A., Гуляев Б.Б., Шпаков В.Г. Диаграммы состояния двойных сплавов никеля //Литейное производство, ОМД и металловедение.-Сб.науч.трудов. -Красноярск, 1972. - С 7.

2. A.c. 412795 СССР МКИ С 22 С 19/00. Сплав на никелевой основе/ А.А.Ганеев, Б.Б.Гуляев, JI.E. Солнцева (Не подлежит публикации. 1975).

3. Танеев A.A., Григораш Е.Ф., Гуляев Б.Б., Ефимова М.Н. Вакуумная плавка никелевых сплавов в индукционной печи //Литейное производство.-1974.

-№ 12.- С 2-3.

4. Танеев A.A., Григораш Е.Ф., Ефимова М.Н. Печь для испытания образцов на жаропрочность до 1100°С // Заводская лаборатория. -1975.- № 8.- С 1028.

5. Танеев A.A., Гуляев Б.Б. Синтез жаропрочных сплавов на основе никеля//Свойства сплавов в отливках-М.: Наука, 1975.-С 69-75.

6. Танеев A.A., Ветров IIB., Садреев Э.С., Портной Я.П., Григораш Е.Ф. Отливка образцов для механических и жаропрочных испытаний спяавов//Авкационяая промышленность,- 1975.- № 6.-С 24-25.

7. A.c. 483010 МКИ СССР Сплав на основе никеля / A.A. Танеев, Б.Б.Гуляев, Е.ФГригораш, М.Н. Ефимова, К.Н. Калашникова, БД. Лугинин (Не подлежит публикации. 1975).

о. Танеев A.A., Гуляев Б.Б., Павленко Л.Ф., Хорошайлов В.Г. Оптимальное легирование жаропрочных никелевых сплавов//3аводская лаборатория. - 1976.5.- С 567-569.

9. Танеев A.A., Шарифьянов Ф.Ш., Белов А.Ф., Кайбьппев O.A., Крыкина Е.А. Исследование влияния структур и температурно-скоростных условий деформации на механические свойства жаропрочного сплава ЖС6К // Заводская лаборатория. - 1977.- № З.-С 671-682.

10.A.c. 676018 СССР, МКИ С 22 С19/05. Сплав на основе никеля/ А.А.Ганеев, O.A. Кайбышев, Э.Ф. Хайретдинов, М.Д. Галимов, И.М. Иркабаев (Не подлежит публикации. 1976).

И.А.с.540548 СССР, МКИ С 22С 19/05 Сплав на основе никеля / А.А.Ганеев, О.А.Кайбышев, Г.Б.Строганов, В.Ф.Пширков (Не подлежит публикации. 1976).

12.А.С.886516 МКИ СССР, 22 С19/05. Сплав на никелевой основе / A.A. Танеев, Т.Х. Харисов, М.А. Султанов (Не подлежит публикации. 1981.)

13.A.c. № 830800 СССР, МКИ С 22 С19/05. Сплав на основе никеля/ А.А.Ганеев, Т.Х. Харисов, O.A. Кайбышев ( Не подлежит публикации. 1981.)

14.А.С. 926947 СССР, МКИ С 22 С19/05. Литой сплав на никелевой основе/ А.А.Ганеев, Т.Х. Харисов, О.Г. Фильцер, O.A. Кайбышев (Не подлежит публикации. 1982.)

15.A.c. 1039234 СССР, МКИ С 22 С19/05. Сплав на основе никеля/ A.A. Танеев, Т.Х. Харисов, O.A. Кайбышев, Р.Р. Кабиров ( Не подлежит публикации. 1983.)

16.A.c. 1049160 СССР, МПК В 21 J13/02. Штамп для горячего деформи-рования / М.И.Ланда, A.A. Танеев, H.H. Копытов, Б.В. Родионов, Л.А. Левин (Не подлежит публикации.1983.)

17.Ганеев A.A., Харисов Т.Х., Кабиров P.P. Работоспособность литого штампового инструмента из дисперсниснко-упрочяенкого спяава.//Кузнечяо-штамповочное производство.-1984. -№ 10.- С. 22-23 .

18.Ганеез A.A., Орлов В.Ф., Пширков В.Ф., Качанов Е.Б., Панкратов В.Ф., Неуструев А.А.,Челушкин A.C. Формирование направления «Прецизионное литье» лопаток ГТД в научно-технической программе «Авиационная технология»// Авиационная промышленность.-1986.- № 3,- С. 20-21.

19.A.C. 1297468 СССР, МКИ Способ получения дисперсно-упрочненных сплавов на основе металлов группы железа / A.A. Танеев, Т.Х. Харисов, М.А. Султанов, Р.Ф. Шакуров ( Не подлежит публикации. 1986.)

20.Гангев A.A., Харисов Т.Х. Отливка штампов из композиционного сплава //Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве: Межвузовский сборник научных трудов. - Омск, 1989.С. 53-57.

21. A.c. 1696128 СССР, МКИ В 22 D 27/04. Охлаждающая жидкость для литья с направленной кристаллизацией / A.A. Танеев, Т.Х. Харисов, A.C. Челушкин //Открытия.Изобретения. -1991.-№36 -С.46 .

12.Танеев A.A., Харисов Т.Х. Композиционный штамповый материал с дисперсным упрочнением, используемый при конструировании и производстве отливок: Межвузовский сборник научных трудов.-Пенза,1990,- С. 100-105.

23.Танеев A.A., Готовцева Е.Р. Прогнозирование физико-химических свойств синтезируемого жаропрочного сплава на основе никеля // Экономия металла при конструировании и производстве отливок: Межвузовский сборник научных трудов. - Пенза, 1992.- С. 52-55.

:4.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р. Оптимизация нелинейного функционала, устанавливающего зависимость между химическим составом и свойствами никелевых сплавов // Второй Российско-китайский симпозиум по астронавтике и технике: Сборник научных трудов. - Самара, 1992.-С. 123.

!5.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р. Прогнозирование свойств сплавов методом группового учета аргументов // Использование эффективных ресурсосберегающих и экологически чистых техпроцессов в целях повышения качества и надежности изделий: Материалы научно-технической конференции. - Казань, 1992.-С. 54-57.

Й.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р. Автоматизированная система для поддержки работ по исследованию рынка интеллектуальной собственности в регионах Российской Федерации Poc-v.2.1 // Научно-технические достижения и интеллектуальная собственность высшей школы: Каталог Международной выставки. - Москва, 1994.-С. 7-8.

:7.Св-во РосАПО № 940015. Проблемно-ориентированная база данных по жаропрочным сплавам / A.A. Танеев, Е.Р. Готовцева // Информационный бюллетень 2(8) РосАПО. 1994. -С. 70.

:8.Св-во РосАПО № 940177. Информационно-поисковая система по современным жаропрочным никелевым сплавам / А.А.Ганеев, Е.Р. Готовцева // Информационный бюллетень РосАПО 2(8). 1994. -С. 156.

29.Св-во РосАПО 950016. База данных широкого применения по физически характеристикам атомов металлов/ А.А.Ганеев, Е.Р. Готовце] //Информационный бюллетень РосАПО 2 (9). 1995.- С. 32 .

30.Св-во РосАПО № 950152. Пакет прикладных программ «Диаграммы K)i Розери»/ Танеев АЛ., Готовцева Е.Р. // Информационный бюллетень РосАП 2(10). 1995. -С. 68.

31.Танеев А.А.,Демеенок О.Б. Влияние высокотемпературной обработки распла на свойства и структуру композиционных материалов// Тепдофизи технологических процессов: Сборник докладов.-199б.-С.

32.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р. Математическое моделирование растворимое-лепфующих элементов и свойств жаропрочных сплавов//Прогрессивнь технологические процессы и высококачественные сплавы в литейнс производстве: Сб.науч.трудов. - Рыбинск, 1995. -С. 145-150.

33.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р. Разработка новых жаропрочных сплавов на ochoi никеля//Новые материалы и технологии в машиностроении приборостроении: Материалы конференции. - Пенза,1996.-С.51-57.

34.Св-во РосАПО № 960272. Информационная телекомпьютерная систем ориентированная на использование баз данных по жаропрочным сплава; А.А.Ганеев, Е.Р .Готовцева, В.В.Мартынов // Информационный бюллете] РосАПО 2(12). 1996. -С 29.

35.Св-во РосАПО № 960271. Автоматизированная система баз данных для поддержки работ по исследованию рынка жаропрочных материалов Рос.2.1/ А.А.Гансев, Е.Р.Готовцева, В.С.Жернаков // Информационный бюллетень РосАПО 2(12). 1996. -С 28 .

36.Св-во на полезную модель № 2652. «Установка для исследования адгезиош« составляющей коэффициента трения при высоких температурах» О.Б.Демено Н.К.Криони /Л>.РосПатента. -1996. -№ З.-С 183 .

37.Пат. 2088685, МПК С 22 С 19.05. Жаропрочный сплав на никелевой основ А.А.Ганеев, Е.Р.Готовцева, B.C. Жернаков Опубл.,Б 24.,1997.С 343 .

38.Ганеев A.A., Амирханова H.A., Деменок О.Б., Вотинцева JI.B. Штампов! сплавы, упрочненные тугоплавкими дисперсными соединениям //Современные технологии в машиностроении: Материалы конференци ПГТУ, ПДЗ. - Пенза, 1997. -С. 3-6.

39.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р. Комплексные исследования жаропрочных сплаво применяемых в машиностроении //Современные технологии машиностроении: Материалы конференции/ ПГТУ, ПДЗ - Пенза, 1997. С .

40.Ганеев A.A., Попов Д.В. Автоматизация процесса построения математичесю моделей для исследования влияния легирующих элементов на свойст жаропрочных литейных сплавов//Прогрессивные технологические процесс] ■оборудование и экологические аспекты в литейном производстве: Материал конференции/ ПГТУ, ПДЗ. - Пенза, 1997. -С. 32-37.

41.Ганеев АЛ., Готовцева Е.Р. Разработка математических моделей д: прогнозирования жаропрочности никелевых сплавов// Прогрессивш

оборудование и экологические аспекты в литейном производстве: Материалы конференции/ ПГТУ, ГЩЗ. - Пенза, 1997. С. 37-39.

Танеев A.A., Попов Д.В. Применение методов планирования эксперимента при разработке жаропрочных сплавов на никелевой основе с использованием информационно-поисковой системы//Прогрессивные технологии в литейном производстве: Сб.науч.трудов/УГТУ.- Екатеринбург, 1997.С. 191-193. Танеев A.A., Готовцева Е.Р. Синтез и исследование свойств жаропрочного сплава на основе никеля //Прогрессивные технологии в литейном производстве: Сб.науч.трудов/УГТУ.-Екатеринбург, 1997.С. 184-187. Танеев A.A., Лобарев И.Ю. Выбор тугоплавких дисперсных соединений по элсктрсотрилательности // Прогрессивные технологии в литейном производстве: Сб.науч.трудов/УГТУ.- Екатеринбург, 1997.С. 129-140 . Св-во РосАПО № 970061. База данных "STEEL" по 12 классам сталей / А.А.Ганеев, Е.Р.Готовцева // Информационный бюллетень 3(25) РосАПО. 1998. -С. 50.

Танеев A.A., Барышев Е.Е., Костина Т.К., Савина Л.Г., Тяхунов А.Г., Деменок О.Б. Влияние обработки расплава и модифицирования на структуру и свойства жаропрочного сплава ЖС6-У // Расплавы.-1998.-№ 3 .-С. 36-42. Танеев A.A., Готовцева Е.Р., Павлинич С.П. Исследование механических свойств и структуры нового жаропрочного сплава УГАТУ-1 //Прогрессивная техника и технология машиностроения, приборостроения и сварочного производства: Материалы Международной научно-технической конференции.-Киев, 1998.С.181-185.

Танеев A.A., Попов Д.В., Жернаков B.C. Методика поиска оптимального состава жаропрочного никелевого сплава// Прогрессивная техника и технология машиностроения, приборостроения и сварочного производства: Материалы Международной научно-технической конференции,- Киев, 1998.-С.178-181.

Св-во РосАПО № 980503. Информационно-поисковая система по жаропрочным сплавам / A.A. Танеев, Е.Р. Готовцева, Д.В. Попов // Информационный бюллетень 3 (25) РосАПО. 1998. -С. 50. Танеев A.A., Готовцева Е.Р. Расчет и исследование свойств жаропрочных иоселевых сплавов (Комплексная методика расчета) // Известия ВУЗов. Авиационная техника.- Казань,1998.- № 3. -С. 66-71.

Танеев A.A., Готовцева Е.Р., Мартынов В.В. Разработка доступа к арформационному ресурсу по жаропрочным сплавам // Вычислительная техника и новые информационные технологии: Межвузовский сборник заучных трудов УГАТУ - Уфа, 1998.-С. 35-42.

^лыпов Ю.Е., Танеев A.A., Попов Д.В. Информационная технология оценки резервов повышения жаропрочности никелевых сплавов// Вычислительная гехника и новые информационные технологии: Межвузовский сборник мучных трудов УГАТУ - Уфа,,1998.-С. 35-42.

53.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р., Гильмиярова P.M. Разработка жаропрочных сплавов методами математического моделирования//4-е Собрание металловедов России: Сборник материаловЛасгь П. - Пенза,1998.-С. 69-70.

54.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р. Моделирование и анализ механических характеристик жаропрочных никелевых сплавов// Механика деформируемых тел и конструкций: Межвузовский сборник научных трудов УГАТУ. - Уфа, 1998.-С. 217-224.

55.Ганеев A.A., Жернаков B.C., Попов Д.В. Математическое моделирование длительной прочности жаропрочных никелевых сплавов// Механика деформируемых тел и конструкций: Межвузовский сборник научных трудов УГАТУ. - Уфа, 1998.-С. 136-141.

56.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р., Уразаев PP. Об использовании методов теории распознавания образов при разработке жаропрочных сплавов //Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов: Межвузовский тематический научный сборник. - Уфа, 1998.-С. 84-91.

57.Ганеев A.A., Попов Д.В. Технолошя построения математических моделей жаропрочных сплавов //Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов:Межвузовский тематический научный сборник.-Уфа, 1998.-С.99-108.

58.ГаиееЕ A.A., Лобарев И.Ю. Выбор тугоплавких дисперсных соединений для износостойких кобальтовых сшгавов//Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов: Межвузовский тематический научный сборник, - Уфа, 1998.-С. 129-14L

59.Ганеев A.A., Готовцева Е.Р., Жернаков B.C. Расчет и исследование свойств жаропрочных никелевых сплавов (Исследование и сравнение механических жаропрочных и литейных свойств разработанного сплава УГАТУ-1 i промышленного сплава ЖС6-К)//Известия ВУЗов. Авиационная техника,-Казань,1999.- № 2.- С.79-81 .

60-Ганеев A.A., Алыпов Ю.Е., Попов Д.В. Методика поиска резервов повышений рабочей температуры жаропрочных никелевых силавошУСовершенствованж литейных процессов: Материалы Международной конференции УГТУ. ■ Екатеринбург, 1999.-С. 196-206.

61.Танеев A.A., Деменок О.Б. Теоретические основы выбора тугоплавки? дисперсных соединений (ТДС) для упрочнения жаропрочных штамповьо сплавов //Совершенствование литейных процессов: Материаль Международной конференции УГТУ. - Екатеринбург, 1999.-С. 206-211.

62.Пат. 2130088. Жаропрочный сплав на основе никеля/ А.А.Ганеев, О.Б.Деменок И.Ю. Лобарев, B.C. Жернаков Опубл.,Б 13.,1999.С 456.

63 .Танеев A.A., Готовцева Е.Р. Синтез сплавов. 1. Физико-химические методы ' оптимизации состава сплавов : Учебное пособие. - Уфа, 2000. -102 с.

Список сокращений

Введение.

Глава 1. Современное состояние проблемы синтеза жаропрочных сплавов

1.1 Анализ развития жаропрочных никелевых сплавов.

1.2 Основные принципы и особенности легирования жаропрочных сплавов.

1.3 Анализ методов, применяемых для синтеза сплавов.

1.3.1 Методы компьютерного проектирования жаропрочных сплавов.

1.3.2 Статистические методы, применяемые для разработки сплавов.

1.4 Выводы по обзору литературных источников.

1.5 Постановка задачи исследования.

1.6 Выводы.

Глава 2. Синтез литейных жаропрочных никелевых сплавов методом пассивного эксперимента

2.1 Концептуальное проектирование БД по жаропрочным никелевым сплавам

2.1.1 Выбор архитектуры БД.

2.1.2 Концептуальное проектирование и разработка структуры базы данных.

2.1.3 Разработка ИПС и БД.

2.2 Повышение информативности БД интерполяцией значений жаропрочности сплавов.

2.3 Теоретические основы для статистического оценивания составов и свойств сплавов.

2.3.1 Методы оценки закона распределения случайных величин.

2.3.2 Основные положения метода информационной оценки резервов повышения жаропрочности

2.3.3 Постановка задачи оптимизации химического состава жаропрочного сплава.

2.3.4 Методы решения задачи оптимизации сплава

2.4 Информационная оценка резервов повышения жаропрочности сплавов.

2.5 Синтез жаропрочных никелевых сплавов с использованием методов ТРО.

2.5.1 Особенности использования данных пассивного эксперимента.

2.5.2 Критерии оценки качества модели

2.5.3 Методы ТРО, применяемые для синтеза жаропрочных никелевых сплавов.

2.5.3.1 Метод близости к лидеру

2.5.3.2 Метод сфер.

2.5.3.3 Метод пошаговой регрессии.

2.5.3.4 Метод группового учета аргументов.

2.5.3.5 Метод аппроксимации функции многочленом до 3-ей степени включительно.

2.5.4 Выбор модели прогнозирования свойств сплава.

2.5.5 Синтез состава жаропрочного сплава на основе никеля в ППП" Gradient".

2.5.5.1 Сравнительный анализ классического метода градиентного спуска с методом градиентного подъема в физически обоснованном направлении.

2.5.5.2 Алгоритм работы и блок схема ППП "Gradient".

2.6 Выводы.

Глава 3. Синтез состава сплава методом активного эксперимента

3.1 Теоретические положения упрочнения жаропрочных сплавов.

3.2 Выбор легирующих элементов для жаропрочных никелевых сплавов.

3.2.1 Обобщение и классификация диаграмм состояния.

3.2.2 Классификация элементов по характеру взаимодействия с никелем

3.2.3 Выбор растворных, растворно-дисперсионных и межкристаллитных упрочнителей.

3.3 Теоретические основы и оптимизация состава сплава методом активного эксперимента.

3.3.1 Анализ влияния легирующих элементов на фазовый состав и жаропрочность никелевых сплавов.

3.3.2 Построение математической зависимости влияния легирующих элементов на жаропрочность никелевых сплавов.

3.3.3 Определение допустимых интервалов содержания элементов в никелевых сплавах.

3.3.4 Выбор пределов варьирования легирующих элементов для жаропрочных никелевых сплавов.

3.3.5 Оптимизация состава сплава лопаточного сплава для ГТД.

3.4 Выводы.^у.

Глава 4. Исследование свойств и структуры синтезированных сплавов 4.1 Методики исследований.

4.1.1 Методика отливки образцов.1.

4.1.2 Методика исследований механических свойств сплавов.

4.1.3 Методика испытаний на длительную прочность.

4.1.4 Методика исследований литейных свойств сплавов.

4.1.5 Методика определения жаростойкости и коррозионной стойкости сплавов.

4.1.6 Методика металлографических и электронно-микроскопических исследований

4.2 Исследование свойств синтезированных сплавов.

4.2.1 Исследование рабочих свойств сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2.

4.2.2 Исследование литейных свойств сплавов УГАТУ-1 и СЖС

4.2.3 Исследование структуры сплавов.

4.2.4 Анализ результатов исследования сплавов

4.3 Выводы.

Глава 5 Производственное опробование и практические рекомендации

5.1 Технология выплавки сплавов и отливки образцов и деталей.

5.2 Отработка технологических параметров литья лопаток из опытных сплавов.

5.3 Исследование механических свойств и качества отливок.

5.4 Отработка технологических параметров литья штампов из сплава ЖС95-ДУ.

5.5 Производственные испытания штампов при штамповке лопаток 8-й ступени компрессора газотурбинного двигателя и исследование их механических свойств

5.6 Технологические рекомендации по отливке штампов для ИЗШ.

5.7 Технологические рекомендации по отливке сопловых и турбинных лопаток.

Актуальность темы. Технический прогресс в области реактивного двигателестроения зависит, прежде всего, от рабочих температур газовых турбин. Параметры работы турбин ограничиваются характеристиками жаропрочных материалов, применяемых для лопаток. Лопатки изготовляются в основном из литейных жаропрочных никелевых сплавов. Сложность конфигурации лопаток, в частности наличие внутренних полостей, делает литье не только экономичным, но и единственно возможным методом их получения. Кроме того, литые сплавы, состав которых не ограничивается условиями хорошей обрабатываемости при пластической деформации, могут иметь более высокую степень легирования, а следовательно, повышенную жаропрочность. В результате достигается их преимущество в жаропрочности примерно на 45-60% по сравнению с деформируемыми сплавами.

В настоящее время отечественная промышленность располагает широким ассортиментом жаропрочных никелевых сплавов различного назначения. Находясь по жаропрочности на уровне зарубежных сплавов, они оригинальны по составу и более экономичны.

Наиболее распространенные в отечественной практике авиационного газотурбиностроения лопаточные сплавы имеют пределы 100-часовой длительной прочности при 1000°С не более 160 и 180 МПа, а при 1050°С - 80110 МПа соответственно. Эти свойства уже не удовлетворяют современным условиям эксплуатации турбинных двигателей в связи с требованиями значительного увеличения ресурса и повышения рабочей температуры.

Если в современных авиадвигателях вес жаропрочных сплавов составляет 4050% от веса турбины, то через 10-15 лет он должен составить 60-80%. По некоторым прогнозам мощность двигателей за это время возрастет в 2-3 раза при значительном росте рабочей температуры газовых турбин.

Анализируя развитие жаропрочных сплавов, В.Симмонс и Г.Вагнер отмечают, что сделанный ранее прогноз в отношении применения тугоплавких металлов и сплавов, а также дисперсно упрочняемых металлоокисных сплавов не оправдался, и сплавы на никелевой основе на ближайшие десятилетия останутся основными материалами для газотурбинных двигателей.

В связи с этим повышение жаропрочности литейных никелевых сплавов для 8 деталей ГТД и ГТУ является одной из важнейших проблем в авиа- и ракетостроении, судо- и танкостроении, энергомашиностроении и нефтегазодобывающей промышленности.

Исследованиями российских и зарубежных ученых А.А. Бочвара, У. Беттериджа, М.В. Захарова, С.Т. Кишкина, И.И. Корнилова, Г.В. Курдюмова, А. Коттрела, И.Л. Миркина, И.А. Одинга, К.А. Осипова, М.В. Приданцева, Е.М. Савицкого, Р.У. Флойда, С.Б. Масленкова, Р.Е. Шалина, И.Л. Светлова, Е.Б. Качанова, В.Н. Толораия, В.В. Ртищева, Ч. Симса, В. Хагеля и др. разрешен ряд важнейших теоретических и практических задач по различным проблемам жаропрочности металлов и сплавов.

На современном этапе развития теории жаропрочности установлено, что жаропрочность сплавов зависит от прочности межатомных связей, структуры и состояния границ зерен. Основным принципом создания литого сплава, обладающего высокой жаропрочностью, является принцип гетерогенности. Решающая роль в достижении высокой жаропрочности принадлежит характеру взаимодействия сосуществующих фаз.

Выявленные принципы легирования жаропрочных сплавов пока не дают конкретных количественных рекомендаций для выбора составов новых сплавов. В течение длительного времени эмпирический метод проб и ошибок {trials and errors) был основным при разработке жаропрочных сплавов, однако он требует огромных средств на исходные материалы, дорогостоящее оборудование и проведение большого количества плавок. Эти затраты чаще всего не окупаются результатами поиска.

В связи с этим возникает необходимость в систематизации, обобщении и анализе многочисленных результатов исследований по проблеме синтеза жаропрочных сплавов и выработке новых подходов к прогнозированию свойств сплава.

Поэтому разработка, развитие и совершенствование расчетно-экспериментальных методов прогнозирования жаропрочных свойств сплава, опирающихся на возможность использования методов классического металловедения, физики металлов и математического моделирования, применения методов теории распознавания образов (ТРО), относятся к наиболее приоритетным и актуальным научно-техническим проблемам машиностроения. 9

Исследования по теме диссертации проводились в рамках выполнения научно-исследовательских работ в соответствии с рекомендациями и решениями, отраженными в перспективных планах НИР и постановлениях (приказ № 186/390 от 10.08.79) МАП и Минвуза РСФСР по целевой комплексной программе "Авиационная технология", направленных на создание и успешную эксплуатацию надежных и перспективных материалов для деталей двигателей авиационной техники; в рамках научно-исследовательских работ Академии наук СССР по фундаментальным проблемам машиностроения (приказ Минвуза СССР № 455 от 19.06.85) по разделу "Проблемы технологии машиностроения" (19861990гг.), тематического плана госбюджетных НИР Уфимского государственного авиационного технического университета по фундаментальным разработкам (1990-2000гг.) и хоздоговорных исследований с предприятиями МАП (19791997гг.). Теоретическая часть исследований выполнена при поддержке грантов Минобразования России по фундаментальным проблемам металлургии и по технологическим проблемам производства авиакосмической техники (19942000гг.).

Цель работы Создание теоретических и технологических принципов синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с высокими эксплуатационными свойствами с использованием методов активного и пассивного экспериментов.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи:

• разработка концепции и методики синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов, включающих решение следующих вопросов: создание тематической базы данных (БД) и информационно-поисковой системы (ИПС), доступных в Internet, с развитыми и эффективными средствами предоставления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам; разработку способа и компьютерной программы для повышения информативности базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление функции жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из

БД;

-разработку метода и оценку резервов повышения жаропрочности сплавов с обработкой малых объемов данных;

10

-разработку методики выбора легирующих элементов для жаропрочных сплавов на основе никеля;

-построение полиномиальных моделей влияния химического состава на жаропрочность с использованием эвристических методов дискриминантного анализа, учитывающих характер обрабатываемой информации, где статистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны;

• разработка новых литейных жаропрочных никелевых сплавов и создание технологического процесса литья деталей из этих сплавов;

• исследование физико-механических и литейных свойств, фазового состава и структуры новых сплавов (в зависимости от технологических параметров литья);

• проведение промышленных испытаний и внедрение основных результатов работы в производство.

Научная новизна

1. Разработаны концепция и методики синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием методов активного и пассивного экспериментов.

2. Созданы теоретические и технологические принципы повышения жаропрочности литейных никелевых сплавов.

3. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных сплавов с использованием данных пассивного эксперимента, основанная на накопленной информации о составе и свойствах разработанных и применяемых сплавов, включающая:

• создание тематической БД и ИПС, доступных в Internet, с развитыми и эффективными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам;

• разработку способа и компьютерной программы повышения информативности базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление функции жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из БД;

• создание метода и реализующей его компьютерной программы для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов с использованием обработки малых объемов данных;

• построение полиномиальных моделей влияния химического состава на

11 жаропрочность с применением эвристических методов дискриминантного анализа, учитывающих характер обрабатываемой информации, где статистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны.

4. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием активного эксперимента, основанная на необходимости ввода в рассмотрение новых химических элементов в качестве легирующих, включающая:

• разработку теоретических основ, методику и критерии выбора легирующих элементов для жаропрочных никелевых сплавов с учетом особенностей условий их работы на базе всех элементов периодической системы Д.И.Менделеева;

• разработку принципов прогнозирования параметров начальных участков двойных диаграмм состояния системы <никель-элемент>;

• создание метода оценки пределов варьирования легирующих элементов и допустимых интервалов их содержания в жаропрочных никелевых сплавах;

• построение математической модели влияния легирующих элементов на жаропрочность литейных сплавов и оптимизацию их составов.

5. Разработаны принципы и методика выбора легирующих элементов для жаропрочных сплавов на основе никеля, основанные на учете типа и параметров двойных диаграмм состояния сплавов системы <никель-элемент>.

6. Построены полиномиальные модели влияния химического состава на жаропрочность с применением нового подхода к моделированию слабоформализованной задачи синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов, в рамках которого с определённым успехом преодолеваются основные трудности обработки данных пассивного эксперимента: их частая неопределённость, зашумлённость, малая информативность и значительная размерность массива исходных данных. Выбор наилучших моделей осуществлялся по критерию регулярности, характеризующему их прогностические возможности. Адекватность моделей проверялась непараметрическими методами, позволяющими устанавливать требуемую точность прогнозирования жаропрочности.

7. Впервые разработана технология формирования и наполнения проблемно-ориентированных БД и создана тематическая БД по жаропрочным никелевым

12 сплавам, в процессе создания которой было осуществлено концептуальное проектирование и разработана нормализованная структура на основе реляционной модели данных, что позволило реализовать на ее основе ИПС с развитыми активными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам, доступную в Internet.

Разработаны способы, алгоритмы и реализующие их компьютерные программы повышения информативности базы данных и оценки резервов повышения жаропрочности сплавов.

8. Впервые получены данные о физико-механических и литейных свойствах, фазовом составе и структуре новых сплавов. Установлены закономерности структурных превращений и распределения легирующих элементов в литых жаропрочных никелевых сплавах при кристаллизации в зависимости от химического состава и условий охлаждения отливки.

Достоверность полученных результатов обосновывается:

• применением основных теоретических положений жаропрочности, физического металловедения и термодинамики, теории оптимизации систем, теории вероятности и математической статистики, ТРО;

• сравнением полученных результатов с результатами аналогичных или близких постановок и решений отечественных и зарубежных авторов;

• экспериментальными исследованиями фазового состава, структуры, свойств и оценкой качества отливок, полученных на современном оборудовании, статистической обработкой результатов и сопоставлением их с данными теоретического анализа.

Основное практическое значение результатов состоит в следующем:

• разработаны теоретические и технологические принципы повышения жаропрочности, концепция и методики синтеза, на основе которых рассчитаны химические составы новых многокомпонентных сплавов с использованием пассивного эксперимента - УГАТУ-1, УГАТУ-2 и др., с использованием активного эксперимента - СЖСИ-1, СЖС-2, ЖСИ95-ДУ и др., обладающие высокими физико-механическими и литейными свойствами и структурной стабильностью;

• созданы методики синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием методов активного и пассивного экспериментов, позволившие в

13

4-5 раз сократить сроки создания новых многокомпонентных сплавов, снизить в 40-50 раз трудозатраты, сэкономить в 10-20 раз дефицитные и дорогостоящие материалы по сравнению с существующими методами;

• выработаны новые теоретические положения синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов, позволившие создать методический и компьютерно-программный комплекс, разработать математическую модель влияния легирующих элементов на жаропрочность никелевых сплавов и на их основе получить новые сплавы для деталей ГТД, штампов ИЗШ и бурового инструмента, имеющие более высокие эксплуатационные свойства и технологичность;

• впервые создан тематический банк данных, где представлены систематизированные сведения о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам; разработана структура БД и алгоритмы ИПС; осуществлена программная реализация БД и ИПС, которые могут использоваться в качестве электронного справочника и являются необходимой основой для разработки математических моделей жаропрочных никелевых сплавов;

• предложены новые легирующие элементы и ряд межкристаллитных упрочнителей для жаропрочных никелевых сплавов;

• разработан высокоэкономичный технологический процесс литья лопаток с готовым газовым трактом в термостойкую оболочковую форму, который стал основой отраслевого директивного процесса литья лопаток (деталей авиадвигателей), внедренный в производство на серийных двигателестроительных предприятиях;

• разработаны технологические процессы плавки сплавов и технологии литья лопаток ГТД и ГТУ, штампового и бурового инструмента из новых сплавов.

Новизна и значимость технических решений подтверждаются авторскими свидетельствами, патентами на изобретения и публикациями.

Практическая реализация работы

1. Износостойкий штамповый сплав ЖСИ95-ДУ (патент №2130088) для изотермической штамповки при температурах 950-975°С, упрочненный тугоплавкими дисперсными соединениями, внедрен в Открытом акционерном обществе Уфимского моторостроительного производственного объединения

14

ОАО УМПО), что позволило повысить стойкость штампа при штамповке лопаток 8-й ступени компрессора ГТД в 2 раза.

2. Износостойкий сплав СЖСИ-1 (а.с.№396077) для бурового инструмента внедрен на предприятиях нефтегазодобывающей промышленности (ЗАО "Удмуртнефть-Бурение"), позволил повысить межремонтный срок службы турбобуров в среднем в 2,2 раза; за счет этого достигнуты сокращение затрат на обслуживание и ремонт забойных двигателей и увеличение рейсовой скорости бурения скважин в среднем на 35 %.

3. Высокоэкономичный технологический процесс литья лопаток с готовым газовым трактом в термостойкую оболочковую форму стал основой отраслевого директивного процесса литья лопаток (деталей авиадвигателей), который внедрен в ОАО УМПО.

4. Технологические процессы : плавки и технологии литья лопаток ГТД и ГТУ из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2; получения сплава жидкофазным методом и технология литья штампового инструмента ИЗШ из сплава ЖСИ95-ДУ; получения сплава способом плакирования порошков и технология литья бурового инструмента из сплава СЖСИ-1 внедрены в ОАО УМПО.

5. Тематическая БД по жаропрочным никелевым сплавам и рабочая версия ИПС внедрены в ОАО УМПО, в БРЦ НИТ (УГАТУ), ОАО НИИТ (г. Уфа).

6. Теоретические и практические результаты исследований внедрены в учебный процесс Уфимского государственного авиационного технического университета в новых учебных дисциплинах:

• "Теоретические основы синтеза сплавов", для магистров по направлению 551800 "Технологические машины и оборудование" по программе 551804 "Машины и технология литейного производства";

• "Синтез литейных сплавов" для подготовки бакалавров по направлению 551800 "Технологические машины и оборудование" со специализацией 120300 "Машины и технология литейного производства";

• "Технология литья деталей авиадвигателей" для подготовки студентов по специальности 120300 "Машины и технология литейного производства".

По результатам исследований изданы учебное пособие "Синтез сплавов 1. Физико-химические методы оптимизации состава сплавов" для студентов, магистрантов и аспирантов и методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Синтез литейных сплавов" на базе программного комплекса

ALLOYS" для студентов специальности 120300;. На защиту выносятся:

1. Концепция синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием методов активного и пассивного экспериментов.

2. Теоретические и технологические принципы повышения жаропрочности литейных никелевых сплавов.

3. Методика синтеза литейных жаропрочных сплавов с использованием данных пассивного эксперимента, основанная на накопленной информации о составе и свойствах разработанных и применяемых сплавов, включающая:

• создание тематической БД и ИПС, доступных в Internet, с развитыми и эффективными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам;

• разработку способа и компьютерной программы повышения информативности базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление функции жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из БД;

• создание метода и реализующей его компьютерной программы для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов с использованием обработки малых объемов данных;

• построение полиномиальных моделей влияния химического состава на жаропрочность с применением эвристических методов дискриминантного анализа, учитывающих характер обрабатываемой информации, где статистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны.

4. Методика синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием активного эксперимента, основанная на необходимости ввода в рассмотрение новых химических элементов в качестве легирующих, включающая:

• разработку теоретических основ, методику и критерии выбора легирующих элементов для жаропрочных никелевых сплавов с учетом особенностей условий их работы на базе всех элементов периодической системы Д.И. Менделеева;

• разработку методики прогнозирования параметров начальных участков

16 двойных диаграмм состояния системы <никель-элемент>;

• создание метода оценки пределов варьирования легирующих элементов и допустимых интервалов их содержания в жаропрочных никелевых сплавах;

• построение математической модели влияния легирующих элементов на жаропрочность литейных сплавов и оптимизацию их составов.

5. Технология формирования и наполнения проблемно-ориентированных БД и тематическая БД по жаропрочным никелевым сплавам, в процессе создания которой было осуществлено концептуальное проектирование и разработана нормализованная структура на основе реляционной модели данных, что позволило реализовать на ее основе ИПС с развитыми и эффективными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам, доступную в Internet.

6. Способы, алгоритмы и реализующие их компьютерные программы повышения информативности базы данных и оценки резервов повышения жаропрочности сплавов.

7. Методика выбора, основанная на учете типа и параметров двойных диаграмм состояния сплавов системы <никель-элемент> и новые легирующие элементы для жаропрочных сплавов на основе никеля.

8. Результаты комплексных исследований физико-механических и литейных свойств, фазового состава и структуры новых литейных жаропрочных никелевых сплавов в зависимости от химического состава и условий охлаждения отливки.

9. Технологические процессы: плавки и технологии литья лопаток ГТД и ГТУ из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2, получения сплава жидкофазным методом й технология литья штампового инструмента ИЗШ из сплава ЖСИ95-ДУ, получения сплава способом плакирования порошков и технология литья бурового инструмента из сплава СЖСИ-1.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научных конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе: I и II Всесоюзной научно-технической конференции "Сверхпластичность металлов" (г. Москва, 1976, 1981), I и II Республиканской научно-технической конференциях "Пути повышения качества и экономичности литейных процессов (г. Одесса, 198В, 1990), втором Международном Российско-Китайском симпозиуме но астронавтике и технике (г. Самара, 1992), Всероссийской научно-технической

17 конференции "Оптимизация технологических процессов и управление качеством при производстве фасонных отливок (г. Ярославль, 1993), Международном научно-техническом симпозиуме "Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальнего Востока (г. Комсомольск-на-Амуре, 1994), Всероссийской научно-методической конференции "Проблемы создания национальной академической системы баз данных и баз знаний" (г. Уфа, 1995), Российской межвузовской научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы металлургии" (г. Екатеринбург, 1995), Российской межвузовской научно-технической конференции "Новые технологии" (г. Владимир, 1995), Всероссийской конференции "Отечественная авиация и космонавтика в прошлом, настоящем и будущем" (г. Уфа, 1996), Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (г. Москва, 1997), Всероссийской научно-практической конференции "Прогрессивные технологии в литейном производстве" (г. Екатеринбург, 1997), I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии" (г. Иваново, 1997), Всероссийской научно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы, оборудование и экологические аспекты в литейном производстве (г. Пенза, 1997), Международной научно-технической конференции "Прогрессивная техника и технология машиностроения, приборостроения и сварочного производства" (г. Киев, 1998), Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (г. Москва, 1998), Международной конференции "Совершенствование литейных процессов" (г. Екатеринбург, 1999).

Экспонировались на Международных и Всероссийских выставках изделия штампового и бурового инструмента из новых сплавов, информационно-поисковая система по жаропрочным никелевым сплавам, программные продукты и база данных: в Болгарии - 1989 г., ФРГ - 1990 г., России (г. Уфа) -1993 г., России (г. Москва) - 1995 г., России (г. Уфа) - 1995 г., Аргентине - 1996 г., России (г. Уфа) - 1997 г., России (г. Пенза) - 1998 г., России (г. Уфа) - 1999 г., Германии - 1999 г.

Публикации. По теме диссертации издано учебное пособие и опубликовано более 120 работ. Основное содержание диссертации опубликовано в 63 научных трудах, в том числе получены 22 патента и авторских свидетельства на

18 изобретения. Кроме того, материалы диссертации приведены в отчётах по НИР и грантам, выполненным при участии и под руководством автора.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературных источников. Общий объем работы 455 страниц, в том числе 388 страниц машинописного текста, 145 рисунков, 51 таблица, 376 наименований списка литературы. В приложении представлены документы, подтверждающие использование и внедрение полученных результатов исследований, разработанный технологический процесс и компьютерные программы. Суммарный экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 7 585 ООО рублей (в ценах 1999г.).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволил сформулировать и обосновать научные положения повышения жаропрочности литейных никелевых сплавов.

1. Созданы теоретические и технологические принципы повышения жаропрочности литейных никелевых сплавов и разработаны концепция и методики синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов.

На основе концепции и методик созданы литейные сплавы, обладающие высокой жаропрочностью, структурной стабильностью и высокими литейными

407 свойствами. Применение аппарата математической статистики, регрессионного анализа и метода "РНАСОМР" позволило прогнозировать влияние химического состава на фазовые, структурные характеристики и свойства сплавов.

2. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных сплавов с использованием данных пассивного эксперимента, основанная на накопленной информации о составе и свойствах разработанных и применяемых сплавов, включающая:

• создание тематической БД и ИПС, доступных в Internet, с развитыми и эффективными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам;

• разработку способа и компьютерной программы повышения информативности базы данных, обеспечивающих максимальное спрямление функции жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из БД;

• создание метода и реализующей его компьютерной программы для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов с использованием обработки малых объемов данных;

• построение полиномиальных моделей влияния химического состава на жаропрочность с применением эвристических методов дискриминантного анализа, учитывающих характер обрабатываемой информации, где статистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны.

3. Разработана методика синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием активного эксперимента, основанная на необходимости ввода в рассмотрение новых химических элементов в качестве легирующих, включающая:

• разработку теоретических основ, методику и критерии выбора легирующих элементов для жаропрочных никелевых сплавов с учетом особенностей условий их работы на базе всех элементов периодической системы Д.И.Менделеева;

408

• разработку принципов прогнозирования параметров начальных участков двойных диаграмм состояния системы <никель-элемент>;

• создание метода оценки пределов варьирования легирующих элементов и допустимых интервалов их содержания в жаропрочных никелевых сплавах;

• построение математической модели влияния легирующих элементов на жаропрочность литейных сплавов и оптимизацию их составов.

4. Сформирован новый подход к моделированию слабоформализованной задачи синтеза литейных жаропрочных никелевых сплавов с использованием методов ТРО и ЭВМ. Развиты методы автоматизации процессов классификации и принятия решений, где с определенным успехом преодолевается основная трудность обработки такого рода данных: их частая неопределенность и значительная размерность массива исходных данных.

В результате использования априорной информации о составе и свойствах известных сплавов, а также сведений о физико-химических принципах легирования, количество необходимых экспериментов доведено до минимального.

Для решения задачи синтеза многокомпонентных жаропрочных сплавов предложен дискриминантный анализ ТРО, объединяющий эвристические методы, что связано с характером обрабатываемой информации, у которой статистические свойства массива данных по жаропрочным сплавам неизвестны. Применена система математических методов для поиска составов сплавов с экстремальными свойствами при определенных ограничениях:

• метод регрессионного анализа для выбора легирующих элементов;

• метод распознавания образов для выбора легирующего комплекса;

• метод планирования эксперимента для оптимизации состава сплава. Построены полиномиальные модели влияния химического состава на жаропрочность. Выбор наилучших моделей осуществлялся по критерию регулярности, характеризующему их прогностические возможности. Адекватность моделей проверялась непараметрическими методами, позволяющими устанавливать требуемую точность прогнозирования жаропрочности.

409

5. Впервые разработана технология формирования и наполнения проблемно-ориентированных БД по жаропрочным никелевым сплавам. Создана тематическая БД по жаропрочным никелевым сплавам, в процессе создания которой было осуществлено концептуальное проектирование и разработана нормализованная структура на основе реляционной модели данных, что позволило реализовать на ее основе ИПС с развитыми активными средствами представления систематизированных сведений о жаропрочных никелевых сплавах по основным механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам, доступную в Internet.

Разработаны способы, алгоритмы и реализующие их компьютерные программы повышения информативности базы данных и оценки резервов повышения жаропрочности сплавов. Повышение информативности БД, основано на применении метода кубической сплайн-интерполяции, (который обладает преимуществами перед обычными методами интерполяции в сходимости и устойчивости процесса вычисления), с автоматическим индивидуальным подбором шкал для нелинейного преобразования, обеспечивающего максимальное спрямление зависимости жаропрочности от температуры индивидуально для каждого сплава из БД, что позволило в 10-15 раз повысить точность интерполяции жаропрочности, а также повысить информативность выборок сплавов из БД в 2-3 раза.

Для оценки резервов повышения жаропрочности сплавов применен метод информационной оценки, который учитывает специфику БД по жаропрочным никелевым сплавам, связанную с необходимостью обработки малых объемов данных. Метод основан на принципе максимизации энтропии и позволяет на конструктивной основе, без выдвижения необоснованных гипотез, получать наиболее вероятные оценки закона распределения значений рабочей температуры в заданных физически оправданных границах. На основе компьютерной программы было осуществлено прогнозирование, показавшее с надежностью 0,99 существование резервов повышения рабочей температуры жаропрочных никелевых сплавов на 40-80°С для 100-час. длительной прочности в диапазоне напряжений 100-300 МПа.

410

6. Разработан новый системный подход к выбору легирующих элементов для жаропрочных сплавов на основе никеля. Выбор легирующих элементов производится с учетом типа двойных диаграмм состояния никеля, по физико-химическим признакам, образованию легкоплавких эвтектик и перитектик, способности к дисперсионному твердению, образованию тугоплавких термодинамически устойчивых соединений с легкоплавкими примесями никелевых сплавов и технико-экономическим признакам.

Принятая методика и разработанные критерии позволили разделить элементы периодической системы Д.И.Менделеева по механизму их влияния на механические и жаропрочные свойства никеля на отдельные группы, привлечь новые легирующие элементы, избежать применения элементов, образующих легкоплавкие эвтектики и перитектики.

7. Исследованиями установлено, что параметры двойных диаграмм состояния и тип превращения при кристаллизации зависят от положения элемента-добавки в периодической системе Д.И.Менделеева. В таких системах возможны только три типа превращений при кристаллизации: раствор, эвтектика (монотектика) и перитектика, основными параметрами которых являются предельная растворимость элемента-добавки, концентрация и температура эвтектики (монотектики) или перитектики. На основе разработанных теоретических положений и полученных закономерностей были прогнозированы предельная растворимость добавки, концентрации и температура образования эвтектик (монотектик) и перитектик, отсутствующих систем и построены начальные участки двойных диаграмм состояния отсутствующих систем никель-элемент. На основе обобщения и прогноза диаграмм состояния никель-добавка установлено, что никель образует: а) непрерывные ряды твердых растворов - с 10 элементами; б) эвтектические превращения - с 36 элементами; в) монотектические - с 21 элементами; г) нижние перитектические - с 6 элементами; д) верхние перитектические - с 4 элементами.

Непрерывные ряды твердых растворов образуют элементы, стоящие рядом с

411 никелем в периодической системе Менделеева. По мере удаления от него растворимость их уменьшается. Все элементы, образующие верхние перитектические превращения, находятся слева от никеля, нижние - справа. Наиболее удаленные элементы образуют с ним эвтектику или монотектику.

8. Впервые разработаны критерии и проведена классификация элементов периодической системы Д.И. Менделеева по механизму упрочнения жаропрочных сплавов на основе никеля. По механизму влияния на механические и жаропрочные свойства никелевых сплавов элементы периодической системы Менделеева могут быть разделены на пять групп:

1) Растворные упрочнители - Со, Ir, Rh, Pt, Pc^Cr, W, Mo, Ru, Os, Re, Tc;

2) Растворно-дисперсионные упрочнители - Al, Та, Nb, Ti;

3) Упрочнители границ зерен - Zr, Се, Y, В, С, Hf, La, Nd, Pr;

4) Нейтральные примеси - He, Ar, Kr, Xe, Rn.

5) Вредные примеси - S, Pb, Bi, Sb, P, TI, As, Te,Rb, Cs, Fr, Se, Sr, Cd, In,

Li, Na.

Для обеспечения высокого уровня свойств при синтезе никелевых жаропрочных сплавов состав легирующего комплекса должен выбираться из элементов первых трех групп.

9. Рассчитаны, на основе разработанной концепции и комплексной методики синтеза жаропрочных сплавов с использованием пассивного эксперимента, химические составы новых многокомпонентных высокожаропрочных сплавов УГАТУ-1, УГАТУ-2 и др. с использованием активного эксперимента - СЖС-1, СЖС-2, ЖСИ95-ДУ и др.

Комплексно исследованы физико-механические и литейные свойства разработанных сплавов. Данные, полученные в результате проведенных исследований, показали: сплавы обладают наиболее высокими механическими, жаростойкими и литейными свойствами по сравнению с базовым сплавом ЖС-6К и могут быть рекомендованы к промышленному внедрению.

Высокая технологичность сплавов позволяет получить из них отливки деталей соответствующего назначения, более высокого качества чем из сплавов ЖС-6К и ЖС-6У при равных технологических условиях изготовления.

412

10. Разработаны технологические процессы: плавки и технологии литья лопаток ГТД и ГТУ из сплавов УГАТУ-1 и СЖС-2; получение сплава жидкофазным методом и технология литья штампового инструмента ИЗШ из сплава ЖС95-ДУ; способы получения сплава плакированием порошков и технология литья бурового инструмента из сплава СЖСИ-1.

11. Внедрены в промышленность новые литейные сплавы:

• СЖСИ-1 - для бурового инструмента на предприятиях ЗАО "Удмуртнефть-Бурение", позволивший повысить межремонтный срок службы турбобуров в среднем в 2,2 раза за счет этого достигнута сокращение затрат на обслуживание и ремонт забойных двигателей , увеличение рейсовой скорости бурения скважин в среднем на 35 %;

• ЖС95-ДУ для штампового инструмента при рабочих температурах 950-975°С на ОАО УМПО, что позволило повысить стойкость штампа при штамповке лопаток 8-й ступени компрессора в 2 раза.

По результатам работы защищено 22 изобретения, из которых 6 внедрены в производство. Экономический эффект от внедрения результатов работы в промышленность составил 7 585 ООО руб/год (в ценах 1999 года).

413

1. Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / Под ред. Ч.Т. Симса, Н.С. Столоффа, У.К. Хагеля: Пер. с англ. В 2-х книгах. Кн. 2 / Под ред. Р.Е. Шалина -М.: Металлургия, 1995. 384с.

2. Erickson J.S., Harris K.N. A Third Generation High Strength Single Crystal Superalloy Muskegon: Cannon- Muskegon Corp, 1985. -276p.

3. Жаропрочные сплавы для газовых турбин : Пер. с англ. / Под ред. Р.Е.Шалина- М.: Металлургия, 1981. -480 с.

4. Marsh A.L., British Patent,2129,1906.

5. Tapele H.Y., Bredley Y. Engineering, 1925,120,614-615,648,746-747.

6. Беттеридж У. Жаропрочные сплавы типа нимоник / Пер. с англ. под ред. Г.В.Эстуллина М.: Наука, 1961 .-251с.

7. Приданцев М.В. Жаропрочные стареющие сплавы на никелевой и железной основах //Физико-химические исследования жаропрочных сплавов-М.: Наука, 1968

8. Симе Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы: Пер. с англ. / Под ред. Е.М. Савицкого- М.: Металлургия, 1976. 568 с.

9. Жаропрочные сплавы для газовых турбин. Материалы международной конференции/Под ред. Д.Котсорадис, П.Феликс, Х.Фишмайстер и др. М.: Металлургия, 1981 -480с.

10. Корнилов И.И. Физико-химические основы жаропрочности сплавов -М.: Наука, 1971.-318с.

11. Жаропрочные стали и сплавы /Под ред. д.т.н . Ф. Ф. Химушина -М.: ОПТИ, 1963.-290с.

12. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы для газотурбинных двигателей //Авиационная промышленность 1967. -№ 8. - С.12-17.

13. Danesi W., Semchyshen The Superalloys New-York: Wiley, 1972.-565p.

14. Курдюмов Г.В. Литейное производство цветных и редких металлов: Учеб. пособие по спец. "Металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов" М.: Металлургия, 1982. - 352 с.

15. Sims. Ch., T.Gas Turbine Division "General Electric Company" Schenectady, New York.-1976.

16. M.K.Hussain, S.R.J. Saunders. Division of Materials Applications, National Physical Laboratory Teddington, V.K. 1975.

17. Chemical Abstracts, 1964, v 61, N 6, p.6746.

18. Glenny E. Foundry Trade Journal, 1981, v 111, N 2335, p.293-302.

19. Sims. Ch., T.Gas Turbine Division "General Electric Company" Schenectady, New York.- 1976.

20. Эстулин Г.В., Зимина Л.Н. Металловедение и термическая обработка. -Приложение к журналу "Сталь".- М.: Металлургиздат, 1959,с.127.

21. Зимина Л.Н. Сб. Труды ЦНИИЧМ, Металлургиздат, 1956, вып.46,414с.114-139.

22. Ефимова М.Н. "Исследование и разработка жаропрочных сплавов для литых лопаток газовых турбин с длительным ресурсом работы при 850-950°С. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л., 1971.

23. Терехов К.И. Основные предпосылки и особенности легирования жаропрочных дисковых сплавов на никелевой основе. Сб. Легирование и свойства жаропрочных сплавов. М-: Наука, 1971.

24. Корнилов И.И, Пылаева Е.Н. ЖНХ, 1956, т. Т, вып. 2, с.308-316.

25. Корнилов И.И., Пылаева Е.Н. АН СССР, 1953, Т.91, N 4, с.841-843.

26. Приданцев М.В., Этулин Г.В. Сталь, 1960, N 9, с. 838-845.

27. Осипов К.А. Тянь-Дэ-Чен. Изд. АН СССР, ОТН, Металлургия и топливо, 1959, N4, с.77-81.

28. Жаропрочные стали и сплавы /Под ред. д.т.н . Ф. Ф. Химушина -М.: ОНТИ, 1963.-290с.

29. Приданцев М.В., Эстулин Г.В. Сталь, 1960, N 10, с. 936-946.

30. Терехов К.И. Сб. Структура и свойства жаропрочных металлических материалов. М.: Наука, 1967, с.127 132.

31. Миркин И.Л., Цейтлин В.З. Влияние стабильности структуры на жаропрочность //Исследования по жаропрочным сплавам 1960. т. VI.-C.13-19.

32. Приданцев М.В. Структура и свойства жаропрочных металлических материалов- М: Наука, 1967. 211с.

33. Приданцев М.В., Эстулин Г.В., Зимина Л.Н. Влияние молибдена и вольфрама на свойства жаропрочных никелевых сплавов // Сталь 19б4.-№4.-С.349-353.

34. Приданцев М.В. Влияние примесей и редкоземельных металлов на свойства сплавов- М.: Металлургиздат, 1962.

35. Metallurgia, 1963, v 67, N 401, р.109-117.

36. Le Memoire Scientific de la Revuede Metallurgie, 1973, N 1, p.47-60.

37. Кашин В.И. Взаимодействие металлических расплавов с газами и шлаками// АН СССР, ин"т металлургии им. А.А.Байкова; Отв.ред, В.И.Кашин-М.: Наука, 1986.-157с.

38. Григорович В.К. Жаропрочность и диаграммы состояния -М.: Металлургия, 1969.

39. Приданцев М.В. Влияние примесей и редкоземельных металлов на свойства сплавов- М.: Металлургиздат, 1962

40. Свистунова Т.В., Эстулин Г.В. Тонкая структура сплав ХН77ТЮ // Металловедение и термическая обработка металлов- 1963.- № 8.- С.27.

41. Миркин И.Л., Цейтлин В.З. Влияние стабильности структуры на415жаропрочность //Исследования по жаропрочным сплавам 1960. т. VI.-C. 13-19.

42. Курдюмов Г.В. Литейное производство цветных и редких металлов: Учеб. пособие по спец. "Металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов" М.: Металлургия, 1982. - 352 с.

43. Корнилов И.И., Пряхина Л.И. Жаропрочность сплавов некоторых и двойных, тройных, четверных и пятерных никелевых систем при 800 С // Докл. АН СССР- 1957.-Вып. 112,№ 1.-С.70-73.

44. Танеев А.А., Ветров П.В. Отливка образцов для механических и жаропрочных испытаний сплавов // Авиационная промышленность.-1975.- №6.-С.56-78.

45. Бочвар А.А. Металловедение М., Металлургиздат, 1956. -206 с.

46. Бочвар А. А. Основы термической обработки сплавов М.: Металлургиздат, 1957. - 182 с.

47. Беттеридж У. Жаропрочные сплавы типа нимоник / Пер. с англ. под ред. Г.В.Эстуллина М.: Наука, 1961.-251с.

48. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы М: Металлургия, 1969.-218с.

49. Савицкий Е.М., Терехова В.Ф. Механические свойства литого металла /АН СССР им. А.А. Байкова- М: Наука, 1963 .-231с.

50. Жаропрочные сплавы для газовых турбин : Пер. с англ. / Под ред. Р.Е. Шалина М.: Металлургия, 1981.-480 с.

51. Захаров М.В. Фасонное литье медных сплавов. М.: Машгиз, 1957.-235с.

52. Агеев Н.В. Природа химической связи в металлических сплавах- М.: Наука, 1947.-308С.

53. Фаткуллин О.Х., Сидоров В.В., Бабикова Р.Ф. Новое в технологии производства перспективных жаропрочных сплавов за рубежом / Под.ред. Белова Л.Ф. М.: Военное изд-во, 1983.-280с.

54. Кишкин С.Т. Жаропрочные стареющие сплавы на основе никеля // Докл. АН СССР 1954-Т.95,. № 4.- С.789-812.

55. Корнилов И.И. Физико-химические основы жаропрочности сплавов -М.: Наука, 1971-318с.

56. Терехов К.И. Основные предпосылки и особенности легирования жаропрочных дисковых сплавов на никелевой основе //Легирование и свойстважаропрочных сплавов М.: Наука, 1971.-132с.

57. Курдюмов Г.В. Литейное производство цветных и редких металлов: Учеб. пособие по спец. "Металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов" -М.: Металлургия, 1982. 352 с.

58. Коттерлл А.Х. Строение металлов и сплавов / Пер. с англ. под ред. М.Л. Берштейна М.: Металлургиздат, 1959.-159с.

59. Royer A., Gantois М. Mechanismes de preciptation et de deformalio plastique alliages nicel-chrome durcis par precipitation par le niobium et le tantale // Metals Sence- 1981.-V.68,№ 1.-P.1-14.

60. Осипов К.А. Новые идеи и факты в металловедении /Отв.ред.416

61. О.А.Банных; АН СССР, ин-т металлургии им. А.А. Байкова- М.: Наука, 1986.-71с.

62. Структура и свойства жаропрочных сплавов: Сб. науч. стат./Под ред. док.техн.наук, проф. Г.Н.Дубинина. М.: Тр. ЛПИ, -вып. № 228.- 1971.-С.289-301.

63. Осипов К.А., Федотов С.Г. Разупрочняемости ограниченных твердыхрастворов металлов // Докл.АН СССР.- 1952.- Т. 85, № 5.- С. 1081.

64. Осипов К.А., Мирокшина Е.М. Твердость гамма твердого раствора системы Fe-C при высоких температурах//Докл. АН СССР, -1954.-Т.44, № 6.-С.1065-1067.

65. Корнилов И.И. Физико-химические основы жаропрочности сплавов -М.: АН СССР, 1961.-516с.

66. Танеев А.А., Гуляев Б.Б. Выбор ряда легирующих элементов для жаропрочных сплавов на основе никеля //Повышение надежности и долговечности стальных отливок- JL: ЛДНТП, 1970.-С.21-32.

67. Уманский Я.С., Финкелыптейн Б.И. и др. Физическое металловедениеМ.: Металлургиздат, 1955.-416с.

68. Осипов К.А. Исследование пластических и др. свойств сплавов системы железо-никель-тантал //Изв. АН СССР. Отдел технических наук.-1951.- № 6.-С. 848.

69. Паркер Э.Р., Хэзлетт Т.Х . Принципы упрочнения твердых растворов // Структура металлов и сплавов/ Пер. с англ. под ред. М.Л. Берштейна- М.: Металлургиздат, 1957.-С.178-197.

70. Миркин И.Л. Некоторые вопросы теории жаропрочности сплавов // Легирование и свойства жаропрочных сплавов. Сб.науч.тр. М.: Паука, 1971 .-С.51-63.

71. Кишкин С.Т. Усталость высокопрочных материалов: Доклад на юбилейной конференции, посвященной 50-летию Великого Октября и 35-летиюинститута/ОНТИ, ВИЛМ- 1968.- 29с.

72. Приданцев М.В. Свойства и применение жаропрочных сплавов-М.: Наука, 1966.- 195с.

73. Моуег К. An Improved Manufacturing Process for die Production of Higher Purity Superalloy Powders // Air Force Materials Laboratory Ohio, AFML TR-69-21, 1969.-P.65-78.

74. Grant N.J., Pelloux R.M. Rapid Solidification Technology Source New-York: ASM. 1983.-369c.

75. Chang D.R., Krugcr D.D., Sprague R.A Superalloy s-Warrendalr: TMS-AIME, 1984.-271p.

76. Танеев A.A., Солнцева Л.Н. Синтез жаропрочных сплавов на основе никеля с повышенной длительной прочностью/У Синтез сплавов- Л.: ЛДНТП, 1971.-С.34-41.

77. Теория ползучести и длительной прочности металлов / Одинг И.А., Иванова B.C., Бурдукский В.В. и др.; под ред. чл.-корр. АН СССР Одинга И.А.-М.: Металлургия, 1959.-327 с.417

78. Гуляев Б.Б. Физико-химические основы синтеза сплавов. -Л.: Изд. Ленинградского университета, 1980. -192 с.

79. Танеев А.А. Исследование и синтез литейных никелевых сплавов для лопаток высокотемпературных газовых турбин: Дисс. канд.техн. наук: 05.16.01.-Л., 1973.

80. Воздвиженский В.М., Жуков А.А. Планирование эксперимента и математическая обработка результатов в литейном производстве. Ярославл.политехн.институт. -Ярославль, 1985. -83 с.

81. Должанский Ю.М. и др. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации свойств сплавов / Ю.М. Должанский, Ф.С. Новик, Т.А. Чемлева -М.: Мир, 1974. -131 с.

82. Тамразов A.M. Планирование и анализ регрессионных экспериментов в технологических исследованиях. -Киев: Наукова думка, 1987. -176 с.

83. Готовцева Е.Р. Исследование и разработка жаропрочных никелевых сплавов с использованием методов теории распознавания образов: Дисс. канд.техн. наук: 05.16.04. -Екатеринбург, 1995. -225 с.

84. Ртищев В.В. Статистические расчеты 100- и 1000- часового пределов длительной прочости жаропрочных лопаточных сплавов на никелевой основе при температурах 800 и 900°С // Труды ЦКТИ, 1980. -Выпуск 177. -С. 121-132.

85. Ртищев В.В. Прогнозирование склонности жаропрочных сплавов к выделению ТПУ-фаз // Труды ЦКТИ, 1982. -Выпуск 194. -С. 101-108.

86. Ртищев В.В. Перспективные анизотропные материалы лопаток стационарных ГТУ со столбчатой и монокристаллической структурами // Труды ЦКТИ, 1992. -Выпуск 270. -С. 104-119.

87. Ртищев В.В. Методы прогнозирования структурных характеристик и свойств жаропрочных сплавов на никелевой основе // Металловедение и термическая обработка металлов, 1994, №9. -С. 13-19.

88. Ртищев В.В. Применение компьютерной программы PSCPCSP для оптимизации состава серийных и разработки новых жаропрочных сплавов на никелевой основе // Металловедение и термическая обработка металлов, 1995, №11.-С. 28-34.

89. Гуляев Б.Б., Танеев А.А. Синтез жаропрочных сплавов на основе никеля // Свойства сплавов в отливках. -М.: Наука, 1975. -С. 74-83.418

90. Ефимова М.Н. Исследование и разработка жаропрочных сплавов для литых лопаток газовых турбин с длительным ресурсом работы при 850-950°С: Дисс. канд.техн. наук: 05.16.01. -Л., 1971. -148 с.

91. Zvezdin Y.I., Kaz E.L., Kotov Y.W., Konler M.L. A new corrosion resistant superalloys and technological process of casting gas turbine parts // Proc. of the 6 Int.Conf. on Behavior of materials, Kyoto, 1990, pp.34-49.

92. Симе Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы: Пер. с англ. под ред. Савицкого Е.М. -М.: Металлургия, 1976. -567 с.

93. Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / Под ред. Ч.Т. Симса, Н.С. Столоффа, У.К. Хагеля: Пер. с англ. В 2-х книгах. Кн. 2 / Под ред. Р.Е. Шалина -М.: Металлургия, 1995. -384 с.

94. Морозова Г.И. Роль электронного и размерного факторов в самоорганизации у'-фазы и ее стабильность // ДАН СССР, 1986. Т. 288, №6. -С. 1415-1418.

95. Най Дж. Физические свойства кристаллов. -М.: Мир, 1967. -385 с.

96. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГЛАВЕ 2

97. Должанский Ю.М. и др. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации свойств сплавов / Ю.М. Должанский, Ф.С. Новик, Т.А. Чемлева -М.: Мир, 1974.-131 с

98. Гуляев Б.Б. Физико-химические основы синтеза сплавов. -Л.: Изд. Ленинградского университета, 1980. -192 с.

99. Танеев А.А., Готовцева Е.Р. Проблемно-ориентированная база данных по жаропрочным сплавам. -М.: Свидетельство РосАПО об официальной регистрации базы данных № 940015 от 11.10.1994.

100. Танеев А.А., Готовцева Е.Р., Жернаков B.C. Автоматизированная система баз данных для поддержки работ по исследованию рынка жаропрочных материалов. -М.: Свидетельство РосАПО об официальной регистрации базы данных № 960271 от 24.06.1996.

101. Соколов А.В. Информационно-поисковые системы. -М.: Радио и связь, 1981.-152 с.

102. Дунаев С.Б. Intranet-технологии. -М.: Диалог-МИФИ, 1997. -288 с.

103. Малпас Дж. Реляционный язык Пролог и его применение. -М.: Наука, 1990. -463 с.

104. Хансен Г., Хансен Дж. Базы данных: разработка и управление: Пер. с англ. -М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 1999. -704 с.

105. Codd E.F., Codd S.B., Salley С.Т. Providing OLAP (On-Line Analytical Processing) to User-Analysts: An IT Mandate. -E.F.Codd@Associates, 1993. -124 p.

106. Грабер M. Справочное руководство no SQL. -M.: Издательство «ЛОРИ», 1997. -292 с.

107. Четвериков В.Н. и др. Базы и банки данных / В.Н. Четвериков, Г.И. Ревунков, В.Н. Самохвалов -М.: Высшая школа, 1987. -248 с.

108. Цаленко М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. -М.: Наука, 1989. -288 с.

109. Павлов С.В. Системы обработки и хранения информации для контроля и прогнозирования состояния авиакосмических и экологических объектов на основе концепции многомерных баз данных: Дисс. д-ра техн. наук: 05.13.14. -Уфа, 1988. -378 с.

110. Jaffar J., Michaylov S., Stuckey P.J., Yap R.H.C. The CLP(R) language and system // ACM Transactions on Programming Languages and Systems, 1992, vol.14, №3. -Pp. 52-169.

111. Танеев A.A., Готовцева E.P., Мартынов В.В. Информационная телекомпьютерная система, ориентированная на использование баз данных по жаропрочным сплавам. -М.: Свидетельство РосАПО об официальной регистрации программы для ЭВМ № 960272 от 24.06.1996.

112. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы. -М.: Наука, 1983. -208 с.

113. Най Дж. Физические свойства кристаллов. -М.: Мир, 1967. -385 с.

114. Shneiderman В. Designing the user interface: strategies for effective human-computer interaction // Addison Wesley, 1992. -Pp. 23-27.426

115. Keim D.A., Krigel H.P. VisDB: Database exploration using multidimensional visualization // IEEE Computer Graphics and Applications, 1994, vol.14, №5. -Pp. 40-49.

116. Довгялло A.B. Использование динамических запросов для визуального исследования баз данных: система Interview: Автореферат магистерской диссертации. -Пущино: ПТУ, 1998. -15 с.

117. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. Издание 9-е стереотипное. -М.: Гос.изд.физ.-мат.лит., 1962. -608 с.

118. Кендалл М., Стьюарт А. Теория распределений: Пер. с англ. -М.: Наука, 1966.-533 с.

119. Полищук Ю.М., Хон В.Б. Теория автоматизированных банков информации. -М.: Высшая школа, 1989. -184 с.

120. Дубров A.M. Обработка статистических данных методом главных компонент. -М.: Статистика, 1978. -135 с.

121. Игнатов М.И., Певный А.Б. Натуральные сплайны многих переменных / Отв.ред. В.Н. Прохоров. АН СССР. Уральское отд. Коми научный центр. -JL: Наука. Ленинградское отделение, 1991.-127 с.

122. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. -М.: Гос.изд.техн.-теор.лит., 1955. -556 с.

123. Закс Л. Статистическое оценивание: Пер. с нем. / Под ред. Адлера Ю.П., Горского В.Г. -М.: Статистика, 1976. -598 с.

124. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи: Пер. с англ. -М.: Наука, 1973. -899 с.

125. Дорогов А.Ю. Структурные модели и топологическое проектирование быстрых нейронных сетей // Сборник докладов международной конференции «Информационные средства и технологии», т.1. -М., 1997. -С. 264-269

126. Амирова З.К., Масагутов P.M. Классификация и анализ связи «структура-свойство» в гетерогенно-каталитических системах // Материалы сборника научных трудов УНИ. -Уфа, 1982. -С.63-66.

127. Танеев А.А., Готовцева Е.Р. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Синтез литейных сплавов» на базе программного комплекса «Alloys» для студентов специальности 120300. -Уфа: УГАТУ, 1998. -50 с.

128. Танеев А.А., Готовцева Е.Р. Расчет и исследование свойств жаропрочных никелевых сплавов (I Комплексная методика расчета) // Известия ВУЗ-ов «Авиационная техника», 1998, №3. -С.76-88.

129. Дорогов А.Ю., Алексеев А.А. Математические модели быстрых нейронных сетей // Материалы сборника научных трудов СПбГЭТУ «Системы управления и обработки информации». -Выпуск 490,1996. -С. 79-84.

130. Гуляев Б.Б., Танеев А.А. Синтез жаропрочных сплавов на основе никеля // Свойства сплавов в отливках. -М.: Наука, 1975. -С. 74-83.

131. Аведьян Э.Д., Левин И.К., Цыпкин Я.З. Нейронные сети для идентификации нелинейных систем при случайных кусочно-полиномиальных и низкочастотных возмущениях // Нейрокомпьютер, 1996, № 3. -С. 61.

132. Алыпов Ю.Е., Зайнашев Н.К. Метод оценки закона распределения случайной величины по малой выборке // Статистические методы обработки малого числа наблюдений при контроле качества машин и приборов. -Л.: ЛДНТП, 1976. -С.34-36.

133. Алыпов Ю.Е., Гвоздев В.Е. Статистические методы оценки качества и надежности промышленных изделий по результатам малого числа испытаний: Методические указания. -Уфа: УГАТУ, 1983. -44 с.

134. Еременко И.В. Алгоритмы статистики малого числа испытаний // Методы статистического анализа и обработки малого числа наблюдений при контроле качества и надежности приборов и машин. -Л.: ЛДНТП, 1974. -С 2144.

135. Новик Ф.С. Математические методы планирования в металловедении. -М.: Мир, 1972. -682 с.

136. Федоров А.Г. JavaScript для всех. -М.: КомпьютерПресс, 1998. -384с.

137. Тихонов А.Н. Математическое моделирование технических процессов и методы обработки задач. 1990.

138. Мину М. Математическое программирование. Теория и алгоритмы. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. -488 с.

139. Танеев А.А., Алыпов Ю.Е., Попов Д.В. Методика поиска резервов повышения рабочей температуры жаропрочных никелевых сплавов // Материалы Международной конференции «Совершенствование литейных процессов». -Екатеринбург: УГТУ,

140. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов.-М.: Наука, 1986.-544с.428

141. Нехендзи Ю.А., Самарин A.M., Лебедев К.П., Купцов И.В. Литейное производство , 1986, №7, с. 1-8.

142. Нехндзе Ю.А., Купцов И.В. Комплексная проба для определения литейных свойств. ЛДНТП-Л., 1967, с.40.

143. Григорович Н.Г., Нехендзе Ю.А. Сб. Литейные свойства жаропрочных сплавов. Труды ЛПИ, 1963, №224, с.24-28.

144. Танеев А.А., Готовцева Е.Р. Расчет и исследование свойств жаропрочных никелевых сплавов (I Комплексная методика расчета) // Известия ВУЗ-ов «Авиационная техника», 1998, №3. -С.76-88.

145. Дружинин Г.В., Сергеева И.В. Качество информации. М.: Радио и связь, 1990. - 172 с.

146. Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985. - 344 с.

147. Виноградов Б.Н. Информационные хранилища. // Сети, 1996.- №1.-С.5658.

148. Диго С.М. Проектирование баз данных. М.: Финансы и статистика, 1988.-216 с.

149. Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко В.Л. Методы сплайн-интерполяций. М.: Наука, 1980. - 352 с.

150. WINDOWS. Руководство пользователя. Пер. с англ. -М.: 1995. 792 с.

151. Чен П. Модель "сущность связь" - шаг к единому представлению данных. // СУБД - 1995. - №3. - С. 137-158.

152. Липаев В.В. Управление разработкой программных средств. Методы, стандарты, технология. М.: Финансы и статистика, 1979. - 254 с.

153. Raden N. Данные, данные и только данные. // Computer Week Moskow. - 1996. - №8. - С.13-17.

154. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГЛАВЕ 3

155. N.F.Mott, F.R.N.Naborro. Rep. Conf. Strength Sol. Phys. Soc. 1948.-№l-9.

156. R.M.N.Pelloux, N.J.Grand. Trans. Met. Soc. AIME. 1960.-P.218-232.

157. R.L.Fleischer. ActaMet.-1963.-v.ll.-P.203.

158. B.E.P.Beeston, I.L.Dillamore, R.E.Smallman. Met Sci., J.1968.-V.2.-P.12.

159. R.F.Decker. Proc Steel Strength. Mech. Symp. Chemax Molybdenum429

160. Company, Greenwich, Connecticut Zuric. 1964.-may 5-6.-P. 1-147.

161. R.L.Fleischer. The Strengthening of Metals, Reinhold.-New York.-1964.-p.93.

162. P.Jax, P.Kratochil, P Haasen. ActaMet.-1970.-v.18.-P.237.

163. R.Labush. Acta Met.-1972.-v.20.-P.917.

164. R.Nordheim, N.J.Grant. J.Inst. Met.-1954.-v.18.-P.440.

165. P.H.Thomton, R.G. Davies, T.L.Johnston. Met. Trans.-1970.-v.l-P.207.

166. B.H.Kear,G.R.Leverant, J.M.Oblak. Trans,ASM.-1969.-v.62.-P.639.

167. O.Noguchi,Y.Oya, T.Suzuki. Met. Trans.A.-1981.-v.l2A.-P.1647.

168. L.R.Curwick, Ph.D.Thesis. University of Minnesota.-1972.

169. J.Friedel. Dislocations. Pergamon.-Oxford.-1964.

170. R.K.Ham. Ordered alloys: structural applications and phisical metallurgy. Claitors. Baton. Rouge. LA.-1970.-365p.

171. E.Orowan. Symposium on internal stresses in metals.-London.-1948.-P.451-453.

172. V.A.Phillips. Philos. Mag.-1967.-v.l6.-P.l 17.

173. Гуляев Б.Б. Обобщение диаграмм состояния металлических систем // Диаграммы состояния металлических систем.-М:Наука,1968.

174. Хансен М.,Андерко К. Структуры двойных сплавов: Пер. с англ / Под ред. И.И.Новикова и И.Л.Рогельберга.-М.-1962.-Т.1-2.

175. О взаимодействии гафния с некоторыми переходными металлами. / В.Н. Свечников, А.К. Шурин, Г.П. Дмитриева, Р.А. Альфинцева. // Диаграммы состояния металлических систем.-М:Наука, 1968.

176. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем.-М:Физматгиз, 1959.-Т1,-1962.-Т2.

177. Эллиот Р.П. Структуры двойных сплавов: Пер. с англ.-М:Металлургия, 1970.

178. Диаграммы состояния металлических систем / Под.ред. Н.В.Агеева,-М.-вып. 1-2.-1959-1968.

179. Гуляев Б.Б., Дворецкая Г.Ф. Обобщение диаграмм состояния двойных сплавов на основе меди, серебра и золота. // Диаграммы состояния металлических систем. М:Наука,1968.

180. Захаров М.В. Прочность металлов. // Сборник, посвященный 60-летию члена корр. И.А.Одинога. -М:АН СССР, 1956.

181. Захаров М.В. Фасонное литьё медных сплавов / Научно-техническое общество машиностроительной промышленности.-М:Машгиз,1957.

182. Корнилов И.И.Физико-химические основы жаропрочности сплавов.-М:АН СССР,1961.

183. Григорович В.К. Жаропрочность и диаграммы состояния.-М:Металлургия, 1969.

184. J.P. Rowe, J.W. Freeman, In Proceedings of the International Conference on Creep, Institute of Engineers, London, 1963.

185. R.F. Decker, "Strengthening Mechanisms in Nickel-Base Superalloys," Climax Molybdenum Company Symposium, Zurich, 1969.- May 5-6.

186. L. Brewer, in High-Strength Materials, V.F. Zackay (ed.), Wiley, New York.4301965.

187. С. Т. Sims, ASME Technical Publication 70-GT-24, May 1970.

188. C. Tarr and J. Marshall, "Phase Relationships in High-Temperature Alloys." AIME Pall Meeting, Chicago, IL, 1966.- October 30-November 3.

189. J. Mihalisin and D. Pasquine, "Phase Transformation in Nickel-Base Alloys," International Symposium on Structural Stability in Superalloys, Seven Springs. PA, 1968.

190. O.H. Kriege and J.M. Baris, Trans. ASM,1969.-C 62, 195.

191. W. Loomis, Ph.D. Thesis, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 1969.

192. В. E. P. Beeston, I.L. Dillamore, and R.E. Smallman. Met. Sci. J., 2, 196012.

193. В. E. P. Beeston and L. France. J. Inst. Met.,1968.-C 96, 105.

194. M.V. Pridantsev, Izv. Acad. Nauk SSSR Met., 1967.-C 5, 115.

195. W. B. Pearson and W. Hume-Rothery. J. Inst. Met.,1951-1952.-C 80, 641.

196. M. Fleetwood, personal communication.

197. E.A. Fell, Melallurgia.,1961.-C 63, 157.

198. W.I. Mitchell, Z. Meiallkd,1964.-C 55, 613.

199. R.F. Decker and J.W. Freeman, Trans. AIME, 1960.-C 218, 277.

200. W. Betteridge, The Nimonic Alloys, Arnold, London. 1959.

201. A. Havalda, Trans. ASM.,1969.-C 62, 581.

202. C.C. Clark and J.S. Iwanski, Trans. А1МЕД959.-С 215, 648.

203. J.R. Mihalisin and R.F. Decker. Trans. А1МЕД969.-С 218, 507.

204. E. L. Raymond, Trans. А1МЕД967.-С 239, 1415.

205. H.E. Collins, "Relative Stability of Carbide and Intermetallic Phases in Nickel-Base Superalloys," International Symposium on Structural Stability in Superalloys, Seven Springs, PA, 1968.

206. C.G. Bieber, "The Melting and Hot Rolling of Nickel and Nickel Alloys" in Metals Handbook, ASM. Cleveland, OH, 1948.

207. R.W. Koffler, W.J. Pennington, and F.M. Richmond, Res. and Dev. Dep Rep. No., 48 (1956). Universal-Cyclops Steel Corporation, Bridgeville, PA.

208. R.F. Decker. J.P. Rowe, and J.W. Freeman. NACA Technical Note 4049, Washington, DC, June 1957.

209. K.E. Volk and A.W. Franklin, Z. Metallkd.,1960.-C 1, 172.

210. J.A. Scheibel, C.L. White, and M.H. Yoo, Met. Trans, 1985.-С 16A, 651.

211. B.S. Natapov, V.E. Ol'shanetskii, and E.P. Ponomarenko, Met. Sci and Heat Treat.,1965.-C 1, 11 .

212. E.G. Richards and P.L. Twigg. "Influence of Boron on a Ni-Cr Austenitic Alloy," 11th Creep Colloquium, Saclay, France, 1967.

213. F.C. Hull and R. Stickler, "Effects of N, B, Zr and V on the Microstructure, Tensile and Creep-Rupture Properties of a Cr-Ni-Mn-Mo Stainless Steel" in Joint International Conference on Creep, Institute of Mechanical Engineers, London, 1963.

214. C. Crussard, J. Plateau, and G. Genry. "The Influence of Boron in Austenitic Alloys" in Joint International Conference on Creep, Institute of Mechanical Engineers, London 1963.431

215. J.K. Tien and R.P. Gamble, Met. Trans., 197l.-C 2, 1663 .

216. B.J. Piearcey andR.W. Smashey, А1МЕД967.-С 239, 451.

217. W.L. Clarke, Jr. and C.W. Titus, "Long-Time Stability of Hastelloy X," ASM Metal Congress, Cleveland, OH, October 1967.

218. С. T. Sims, J. Met.,1966.-C 18, 1119.

219. V.A. Phillips, personal communication.

220. E.W. Ross. J. Met.,1967.-C 19,12.

221. HJ. Beattie, Jr. and W.C. Hagel, Trans. А1МЕД965.-С 233, 277.

222. S.T. Wlodek. Trans. ASM.1964.-C 57, 111.

223. E.A. Fell, W.I. Mitchell, and D.W. Wakeman, Iron Steel Inst. Spec. Rep.,1969.-C 70. 136.

224. Дрейпер H., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: в 2-х кн. / пер. с англ. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, 1986.-366 с.

225. Турчак Л.И. Основы численных методов.-М.: Наука, 1987.-320 с.

226. Персон P. Excel 7.0 для Windows'95 в подлиннике. : пер. с англ.-СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1996.-1056 с.

227. Осипов К.А., Мирокшина Е.М. Твердость гамма твердого раствора системы Fe-C при высоких температурах // Докл. АН СССР, -1954.-Т.44, № 6.-С.1065-1067.

228. Смирнова A.M. Металловедение и термическая обработка металлов-1963 .-№11.-С. 4.

229. Миркин И.Л., Цейтлин В.З. Влияние стабильности структуры на жаропрочность // Исследования по жаропрочным сплавам М., 1960. - т.VI -С.117-129.

230. Корнилов И.И. // Изд-во АН СССР.-1956.-ОГН, Т.119, №1.

231. Корнилов И.И. // Докл. АН СССР, -1956.-Т.106, № 5.-С.845.

232. Осипов К.А. Вопросы теории жаропрочности металлов и сплавов М.: Изд-во АН СССР, I960.- 285с.

233. Исследования по жаропрочным сплавам: Материалы научной сессии по жаропрочным сплавам.-М.: 1965.

234. Жаропрочные материалы для энергомашиностроения / Под ред. А.В. Станюковича. Л.: Труды ЦКТИ, 1965.

235. Физические и химические основы жаропрочности металлических материалов: Сборник трудов. Горький, 1971.

236. Курдюмов Г.В., Травина Н.Т. Доклады АН СССР ХС1Х,№1,1954.

237. Курдюмов Г.В., Травина Н.Т. Проблемы металловедения и физики металлов // Труды института металловедения и физики металлов.-М. Металлургиздат, 1955.

238. Бочвар А.А. // Изв.АН СССР ,ОТН,-1947.-№Ю.-С.1369.

239. Бочвар А.А. // Изв.АН СССР ,ОТН,-1948.-№5.-С.649.

240. Голубков В.Н.и др. Проблемы металловедения и физики металлов.-М. Металлургиздат,-1958.-вып.5.

241. Decker R., Dewitt R. J of metalls.l965.-v.l7.-№2.

242. Адлер Ю.П., Маркова E.B., Грановский Ю.В. Планирование432эксперимента при поиске оптимальных условий.-М.:Наука. 1971.

243. Danesi W., Semchyshen Y. The Syperalloys.-New-York:Wiley,1972.-565p.

244. Кулаков Б. А., Никифоров С. А., Фролова Н.Ю. Повышение термостойкости оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям // Литейное производство, 1997, № 4. С.37-38.

245. Кулаков Б. А., Дубровин В.К., Кулаков А.Б., Знаменский Л.Г. Изготовление легкоудаляемых керамических стержней. //Литейное производство, 1997. № 4. - С.35-36.

246. Кулаков Б.А., Дубровин В.К., Кулаков А.Б., Знаменский Л.Г. Пути снижения дефектности отливок из никелевых сплавов при литье по выплавляемым моделям //Литейное производство, 1995. № 10. - С 24-26.

247. Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А., Дубровин В.К. Механизм «АиЗнаС -процесса» формообразования // Литейное производство, 1995. № 6. - С 23-24.

248. Кулаков Б. А., Александров В.М., Дубровин В.К. Создание термохимически устойчивых систем «металл-оксид-углерод» в печах ПМП-2 // Литейное производство, 1993. № 1. - С 23-24.

249. Кулаков Б.А., Александров В.М., Дубровин В.К. Повышение качества отливок, получаемых методом направленной кристаллизации //Литейное производство, 1992. № 4. - С 16-18.

250. Кулаков Б.А., Александров В.М., Стадничук В.И. Повышение качества отливок из жаропрочных сплавов // Литейное производство, 1989. № 2. - С 6-7.

251. Диаграммы состояния двойных металлических систем :Справочник.-М. Машиностроение, 1997.-Т1-3.

252. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГЛАВЕ 4

253. Нехендзи Ю.А., Самарин A.M., Лебедев К.П., Купцов И.В.- Литейное производство, 1966.-N7.-С.1-8.

254. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.:Наука.-1976.-246 с.

255. Нехендзи Ю.А., Купцов И.В. Комплексная проба для определения литейных свойств. -Л.: ЛДНТП.- 1967.- 40с.

256. Нехендзи Ю.А., Лебедев К.П., Купцов И.В. Влияние плавки и заливки в вакууме на литейные свойства сплавов на комплексной пробе. Жаропрочные сплавы в литом состоянии-М.:Металлургия, 1968.

257. Гиршович Н.Г., Нехендзи Ю.А. Научные доклады высшей школы М.: Металлургия, 1958.- №2.- С. 77-83433

258. Билык В .Я. Литейные свойства жаропрочных сплавов Л.: Труды ЛПИ, 1963 .-№224.-61с.

259. Корнилов И.И., Пряхина Л.И. Жаропрочность сплавов некоторых двойных, тройных, четверных и пятерных никелевых систем при 800 С // Докл. АН СССР -1957.- Вып. 112, № 1.-С.70-73.

260. Корнилов И.И. Физико химические основы жаропрочности сплавов М : Наука, 1971.-318с.

261. Приданцев М.В. Жаропрочные стареющие сплавы на никелевой и железной основах // Физико-химические исследования жаропрочных сплавов. Под.ред. д.т.н. С.М.Лешенко.-М.: Наука, 1969.

262. Григорович В.К. Жаропрочность и диаграммы состояния М.: Металлургия.- 1969.

263. Приданцев М.В. Влияние примесей и редкоземельных металлов на свойства сплавов-М.: Металлургиздат, 1962.

264. Royer A., Gantois М. Mecanismes de precipitation et de de formation plastique alliages nickel-chrome durcis par precipitation par le niobium et le tantale, Met.,sci.Rev.met I, II, III, IV, 1971.-v.68.- N 1, P 1-14.

265. Танеев А.А., Готовцева E.P., Жернаков B.C. Расчет и исследование свойств жаропрочных никелевых сплавов для авиационных двигателей //Известия высших учебных заведений. Авиационная техника.-1999.- № З.-С. 136-141.

266. Отчет о научно-исследовательской работе "Исследование и изыскание высокотемпературных жаропрочных сплавов до 950°С для литых турбинных лопаток Л.: ЛПИ, 1966

267. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГЛАВЕ 5

268. Wiggin Nicel Alloys,65,Henry Wiggin and Co.LTD.

269. Танеев A.A., Готовцева E.P., Жернаков B.C. Расчет и исследование свойств жаропрочных никелевых сплавов для авиационных двигателей // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника.-1999.- № З.-С. 136-141.

270. Шалин Р.Е., Куцев А.В. Повышение служебных характеристик жаропрочных сплавов // Авиационная промышленность.-1980.- № 12. -С. 51-53.

271. Петропавловская З.Н., Масалева Е.Н., Цай С.А. Структура и жаропрочные свойства сплава с добавками иттрия и церия // Жаропрочные и жаростойкие свойства стали и сплавов на никелевой основе. -М.: Наука, 1984.- С.173-177.434

272. Сабуров В.П., Микитась А.М, Финогенов П.А. Влияние модифицирования на структуру и свойства сплава ЖС-6У // Прогрессивные процессы в литейном производстве. Омск: ОмПИ. 1979. С. 25-28.

273. Повышение ресурса работы забойных двигателей путем увеличения износостойкости турбинок.3. Результаты испытания

274. ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО " УДМУРТНЕФТЬ-БУРЕНИЕ"1. На №о.1. СПРАВКА

275. Внедрение нового сплава для турбинок забойных двигателей позволило резко повысить технико-экономические показатели бурения.

276. Годовой экономический эффект от внедрения вышеуказанных турбобуров только за 1999 год согласно расчету составил 6785000 (Шесть миллионов семьсот восемьдесят пять тысяч) рублей.

277. Принципы и методика выбора легирующих элементов для жаропрочных сплавов на основе никеля, основанные на учете типа и параметров двойных диаграмм состояния сплавов системы <никель-элемент>.

278. Способы, алгоритмы и реализующие их компьютерные программы повышения информативности базы данных и оценки резервов повышения жаропрочности сплавов.

279. Критерии и классификация элементов периодической системы Д.И.Менделеева по механизму упрочнения жаропрочных сплавов на основе никеля.

280. Новые легирующие элементы и ряд межкристаллитных упрочнителей для жаропрочных никелевых сплавов.

281. Новый высокоэкономичный технологический процесс литья лопаток с готовым газовым трактом в термостойкую оболочковую форму который стал основой отраслевого директивного процесса литья лопаток (деталей авиадвигателей).

282. Новизна и'значимость технических решений подтверждаются авторскими свидетельствами , патентами на изобретения и публикациями.

283. По предложенным концепциям и методикам синтеза жаропрочных сплавов под научным руководством Танеева А.А. подготовлены и защищены 3 кандидатские диссертации.

284. Начальник учебного управления Декан факультета АТС1. Н.К.Криони Б.У.Шарипов1. Завкафедрой М и ТЛП

285. ПРИМЕЧАНИЕ: Без приложения указанных расчетов эффективности акт не действителен.

286. Представители Представителигдприятия п/я Зв предприятия п/Я Р—fc-c.? £of

287. Уфимская тип. .V» 3 VII-67 г. За::. 15;456

288. Рис. 2.5. Информационно-поисковая система удаленного доступа

289. N 1 (A): : 1 N 9 (I): Al: 1 N 10 (J): Al+Ta: 3 N 11 (K): Al+Nb: 1 N 12 (L): Al+Nb+Ta: 1 N 13 (M): AI+Ti: 22 N 14 (N): Al+Ti+Ta: 3 N 15 (O): Al+Ti+Nb: 7 N 16 (P): Al+Ti+Nb+Ta: 4

290. Рис. 2.6. Графики зависимости 100-часовой жаропрочности при 1000°С от упрочняющих интерметаллидных фаз

291. O^LO^LOtDUDCOUDI--CM ^ CM' ^ CM ^ CM <9 CN CM СЧ CM CM CM1. Nv, эл./атом

292. Рис. 3Изолинии зависимости 100-часовой жаропрочности при температуре 982°С от электронной плотности никелевого сплава и концентрации Мо

293. Рис. 3.1-2 Зависимость 100-часовой жаропрочности при температуре 982°С от электронной плотности никелевого сплава и концентрации Мо472

294. Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Уфимский государственный авиационный технический университет1. УГАТУ)

295. ЖСПЕРТНАЯ СИСТЕМА СИНТЕЗА ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ1. Программа1. Описание применения

296. ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ 643.02069436.00003-03 31 01-1-ЛУ1. ГДК 519.2, 681.31. SOezooooo^1. Утверждаю1. Г.Н. Утляков

297. Научный руководитель анд.техн.наук1. А.А. Танеев1. Уфа 1998