автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Совершенствование технологических процессов изготовления лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных никелевых сплавов с монокристальной структурой

На правах рукописи

Для служебного пользования Экз. № __

СЕМЕНОВА Ирина Петровна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ С МОНОКРИСТАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 1999

Работа выполнена на кафедре физики Уральского государственного технического университета

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Векслер Ю.Г.

доктор технических наук профессор Смыслов A.M.

доктор физико-математических наук Овчинников В.В.; кандидат технических наук Акшенцев Ю.Н.

Ведущее предприятие:

ГННП «Мотор»

ч на заседании

Защита состоится ¿М 1999 г. в /&0

диссертационного совета К.063.14.02 при металлургическом факультете Уральского государственного технического университета, 3-й учебный корпус ауд. Мт-402.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке У1ТУ. Ваш отзыв 1 одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу 620002, Екатеринбург, К-2, УГТУ, ученому секретарю университета, тел. 75-45 74, факс 343-2-74-38-84.

Автореферат разослан Л&1- 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Логинов Ю.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Создание газотурбинных двигателей (ГТД) нового поколения во многом определяется разработкой жаропрочных материалов с повышенными эксплуатационными свойствами. Тяга двигателя, характеристики его экономичности и массагабаритные показатели в первую очередь зависят от температуры газа на входе в турбину и количества отводимой теплоты. Поэтому основная тенденция развития ГТД обусловлена непрерывным увеличением температуры рабочего газа. В свою очередь это требует повышения служебных характеристик материалов горячего тракта двигателя и прежде всего длительной прочности и термоусталости жаропрочных сплавов.

Наиболее ответственными деталями двигателя являются работав лопатки турбины, которые в современных двигателях длительно работают в V овиях высоких температурО300-1400оС), напряжений и агрессивных сред. Современный уровень жаропрочности и надежности работы лопаток достигнут за счет создания конструкции с развитой системой внутреннего охлаждения, применения точного литья по выплавляемым моделям, новых композиций никелевых сплавов и защитных покрытий. Однако, как показал анализ технологии изготовления лопаток и условий их длительной эксплуатации, возникают дефекты, обусловленные термоусталостным растрескиванием и высокотемпературной газовой коррозией. Это требует дальнейшего повышения уровня жаропрочности, жаростойкости материала лопатки и стабилизации их свойств. Важный дополнительный резерв улучшения и стабилизации этих характеристик связан с технологией подготовки металлических расплавов к процессу кристаллизации. Установлено, что чем выше степень равновесности расплава и равномерности распределения в нем атомов легирующих компонентов, тем слабее наследственное влияние шихтовых материалов и стабильнее качество отливок. Наиболее доступным и достаточно эффективным методом формирования равновесной структуры расплава является тепловое воздействие. Температурный режим выплавки сплавов, основанный на исследо-

вании их физико-химических свойств в жидком состоянии, получил название высокотемпературной обработки расплава (ВТОР). Однако влияние ВТОР на процессы направленной кристаллизации и формирование структуры отливок лопаток изучены недостаточно, а исследования по влиянию ВТОР на их эксплуатационные свойства практически отсутствуют.

Обеспечение надежности и долговечности лопаток турбины определяют также финишные методы обработки, формирующие физико-химическое состояние поверхностного слоя деталей. Это достигается путем применения традиционных методов нанесения диффузионных и конденсированных (ион-но-плазменных, магнетронных, электронно-лучевых) защитных покрытий. Вместе с тем, указанные методы, как показывает анализ производства и эксплуатации ГТД, нуждаются в совершенствовании с использованием последних достижений современной техники. Ионная имплантация, являясь одним из перспективных методов модифицирования поверхности конструкционных материалов, приводит к значительным изменениям физико-химического состояния поверхностного слоя и, следовательно, эксплуатационных свойств. Однако, практически отсутствуют результаты исследования влияния ионной модификации на химический, фазовый состав поверхности и на эксплуатационные свойства жаропрочных никелевых сплавов.

Отдельные разделы диссертационной работы кыполнены в соответствии с федеральными программами «Энерго- и ресурсосберегающие технологии в металлургии» и «Интеграция».

На основании вышеизложенного были поставлены цель и задачи исследования:

Цель работы. Повышение эксплуатационных свойств лопаток турбины ГТД путем разработки новых технологических процессов (выплавка и отливка сплава, обработка поверхности пера лопаток методом ионной имплантации).

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Исследование процессов ВТОР литейных жаропрочных сплавов

Л

ЖС6У н ЖС32 при равноосной и направленной кристаллизации.

2. Изучение структуры и фазовых превращений в указанных сплавах после различных режимов ВТОР и определение влияния подготовки расплава на свойства отливок.

3. Исследование физико-химического состояния поверхности и изменения свойств сплава ЖС32 после ионной имплантации.

4.Исследование комплексного влияния процессов технологии ВТОР при плавке и ионной имплантации поверхности лопаток на эксплуатационные свойства в условиях длительных стендовых испытаний в составе полноразмерных изделий.

Научная новизна.

Исследовано влияние режимов выплавки с применением ВТОР на структур}' и эксплуатационные свойства высоколегированного сплава ЖС32 в условиях высокоскоростной направленной кристаллизации. Установлено, что литье с применением ВТОР но оптимальному режиму обеспечивает повышение пластичности и жаропрочности сплава.

Впервые исследованы закономерности изменения структуры, фазового и элементного состава поверхности литого жаропрочного никелевого сплава ЖС32 с монокристальной структурой после ионной имплантации Ьа+ и УЪ+. Определены режимы ионной имплантации и отжига, обуславливающие упрочнение и повышение жаростойкости вследствие образования гермостабильных дисперсных фаз лантана и иттербия, а также "эффекта дальнодействия".

Практическая ценность. Разработанный режим выплавки лопаток турбины с применением ВТОР внедрен на Уфимском моторостроительном производственном объединении. Это позволило уменьшить долю производственных дефектов и увеличить выход годной продукции. На лопатки турбины из сплава ЖС32, изготовленные с ионной имплантацией поверхности Ьа+, выпущены

■ч

технологические паспорта для проведения длительных испытаний на увеличенный ресурс - 1000 час в составе опытного изделия.

Автор защищает:

1. Результаты влияния ВТОР на структуру и свойства литейных жаропрочных сплавов ЖС6У и ЖС32 при равноосной и направленной кристаллизации.

2. Результаты исследования влияния ионной имплантации Ьа' , УЬ' на структуру, фазовый, химический состав и свойства поверхности лопаток из высоколегированного жаропрочного сплава ЖС32 с монокристальной структурой.

3. Результаты исследования комплексного влияния ВТОР и ионной имплантации поверхности Ьа+ и УЬ* на структуру и эксплуатационные свойства литых лопаток из жаропрочных сплавов на никелевой основе, в том числе, после длительных стендовых испытаний в составе полноразмерных изделий.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II семинаре России и стран СНГ « Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (Обнинск, 1993); на конференции литейщиков России "Совершенствование литейных процессов", Екатеринбург, 1996; на международной конференции «Эвтектика IV», Днепропетровск, Украина, 1997; на XIV Уральской школы металловедов-термистов «Фундаментальные проблемы физического металловедения перспективных материалов», Ижевск, 1998; на международном семинаре Аэрокосмической техники и технологии, (Индия, Бангалор, 199В). Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Объем работы - 182 страницы, из них основной текст - 102 страницы, рисунков -66 , таблиц - 21 , список литературы содержит - 132 наименования.

с

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении формулируется актуальность темы диссертационной работы, ее цель, научная новизна и практическая ценность результатов исследований, а также приводятся основные положения, выносимые на защиту..

Первая глава посвящена оценке состояния вопроса. Рассмотрены свойства, которыми должны обладать жаропрочные никелевые сплавы, а также роль основных легирующих элементов, фазовых превращений в обеспечении эксплуатационных свойств лопаток турбины ГТД.

На примерах лопаток турбины, изготавливаехМых на ОАО «УМПО», проведен анализ причин производственных и эксплуатационных дефектов. Установлено, что низкий выход годных лопаток в серийном. производстве (40%). вызывает необходимость совершенствования технологии их изготовления. Наиболее распространенные в эксплуатации дефекты связаны с термоусталостным растрескиванием, высокотемпературным окислением и газовой коррозиен поверхностных слоев. При этом преждевременное разрушение, как правило, начинается с поверхности или в тонком подповерхностном слое и обусловлено в большинстве случаев изменениями физико-химических свойств и структуры сплавов.

Рассмотрен современный уровень производства лопаток турбины, особенности технологии литья, влияние методов и параметров кристаллизации на свойства отливок. Отмечено, что метод направленной кристаллизации существенно повышает жаропрочность материала по сравнению с равноосной. Показано, что одним из способов управления структурой является высокотемпературная обработка расплава. Режим ВТОР основан на детальном анализе температурных и временных зависимостей структурно-чувствительных свойств расплавленного металла и выявлении характерных критических температур. Выявлено положительное влияние ВТОР на структуру и свойства различных сталей и сплавов. При этом установлено, что применение ВТОР позволяет увеличить кратковременные прочностные свойства сплавов на 1025%, пластичность - в 2-3 раза, ударную вязкость - в 1,5-3 раза, предел дли-

тельной прочности - на 10-20%.

Рассмотрены применяемые в авиационном производстве современные методы нанесеши защитных жаростойких покрытий. Установлено, что работоспособность лопаток с покрытиями связана с адгезионной прочностью, пластичностью и трещиностойкостью при термоциклическом воздействии.

Анализ литературы показал высокую перспективность применения ионной имплантации для изменения физико-химического, структуры и фазового состояния поверхности и, как следствие, эксплуатационных свойств жаропрочных материалов. При этом правильный подбор вида иона, режима имплантации и последующего отжига, дает возможность улучшения эксплуатационных свойств: усталостной долговечности, жаростойкости, износо- и коррозионной стойкости

На основании анализа имеющихся данных сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе описываются исследуемые жаропрочные никелевые сплавы ЖС6У и ЖС32 и использованные методики.

В жидком состоянии в интервале температур 1400 - 1900°С исследовано изменение удельного электросопротивления сплавов методом вращающегося магнитного поля. Доверительная граница относительной погрешности измерения удельного электросопротивления составляет 3%, при измерении температурной зависимости внутри опьгга - 1%. Дифференциальный термический анализ образцов в жидком и твердом состояниях проводился на установке ВДТА-8МЗ. В качестве метода изучения структуры объектов исследования выбрана качественная и количественная металлография. Сведения о размерах дендритных ячеек, характеризующих дисперсность литой структуры, получали методом секущих; относительное содержание вторых фаз - точечным методом. Погрешность измерений расстояний между вторичными осями дендритов составляет 2,5%, количество вторых фаз 0,7 отн.%. Микротвердость определяли на приборе ПМТ-3 с точностью 1,4%. Размеры, форму и количество вторичной "/'-фазы оценивали на растровом электронном микроскопе ISM-84-0.

Погрешность результатов измерения размеров частиц у'-фазы и их количества равны соответственно 1.5 и 1,0%. Механические свойства и длительная прочность определялись соответственно по ГОСТ 1497-73 и 10145-62.

Ионная имплантация поверхности проводилась на ионно-плазменном ускорителе «Вига» приЕ=40кэВ, J=20-40 мкА/см2, дозе Д=5-1016-2- 10ьсм"2 и температуре вакуумного отжига 750, 850 и 1000°С. В качестве методов изучения микроструктуры поверхности после ионной имплантации выбраны методы качественной металлографии, растровой электронной микроскопии. Для изучения элементного и фазового состава поверхностных слоев исследуемых объектов использовалась вторичная ионная масспектроскопия (ВИМС МС-7201М). Чувствительность метода составляет в среднем 10"1 %, пространственное разрешение ~0,1мкм. Рентгеноструктурный анализ поверхностных слоев проводился на дифрактометре ДРОН-ЗМ с помощью CuKL -излучения.

В третьей главе проанализированы структура и свойства лопаток турбины, изготавливаемые на ОАО «УМПО». Рабочая лопатка первой ступени турбины высокого давления (ТВД) эксплуатируется в наиболее напряженных условиях н, следовательно, должна обладать более высоким уровнем жаропрочности и термоусталости. Опыт серийного производства показывает, что лопатки турбины из сплава ЖС6У, изготовленные способом равноосной кристаллизации, обеспечивают ресурс -300 час при температурах эксплуатации 950-1000°С. Лопатки из сплава ЖС32, изготовленные методом высокоскоростной направленной кристаллизации (ВСНК) обеспечивают повышение ресурса ТВД до 700 час. При этом возрос также интервал рабочих температур до 1000-1050°С.

В связи с проблемой увеличения ресурса работы ГТД до 1000 час, весьма актуальной является задача повышения и стабилизащш свойств лопаток. а также выхода годных отливок в условиях их серийного производства.

Первым этапом получения отливки является плавка, связанная с ее температурно-временным режимом. В работе исследовано влияние тем-

Р-10? Ом-м

150 140

130

I 1, м -р1 \

ХЛ-ч

\л Т '

1 1 1 1

1200 1400 1600

Р-10, Ом-м

130 120 110

Рис.1. Температурные зависимости удельного электросопротивления (р) и кинематической вязкости(у) жидких сплавов: а - ЖС32; б- ЖС6У. нагрев; о- охлаждение.

пературы нагрева жидкого металла относительно температуры ликвидус на структуру и механические свойства сплавов. Изучены температурные зависимости физических свойств расплава: удельного электросопротивления (р), кинематической вязко сти(\'). На рис. 1 представлены типичные политермы р,\' полученные при нагреве и последующем охлаждении расплавленных образцов. Установлены следующие закономерности: при первой критической температуре 1к1=1650°С заканчивается резкое увел!гчение удельного электросопротивления при нагреве, при второй критической температуре 1к2=1800оС выявлена аномалия, заключающаяся в некотором уменьшении значения удельного элек-

тросопротивления; обнаружено явление гистерезиса, которое проявляется после достижения температур нагрева V, и Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о необратимых структурных изменениях в жид-

ю

ком сплаве после достижения критических температур, обусловленных, по-видимому, распадом сложных комплексов типа №3А1 и карбидных микрогруппировок, унаследованных от твердого состояния.

Проведены промышленные плавки сплава ЖС32 с различной температурой максимального нагрева расплава по 5 режимам: 1600°С, х=3мин.; 165»°С, т=20шш.; 1700°С, 20мин.; 1740°С, т=20мин.; 1830°С, т=20мин. Влияние режима ВТОР на качество материала оценивали по макро- и микроструктуры, а также по испытаниям механических свойств и длительной жаропрочности.

При нагреве расплава до 1600-1650°С в литом состоянии присутствуют колонии эвтектических карбидов с морфологией «китайский шрифт»'. С увеличением температуры максимального нагрева расплава до 1740°С отмечается уменьшение размеров колоний, их монолитность, а игольчатые выделения карбидов становятся заметно короче. Количество эвтектических карбидов в сплаве уменьшается на -18%, а также происходит снижение коэффициентов дендритной ликвации таких элементов как Яе, Та, №> на -15%.

Результаты электронноскопических исследований и микрорентгенос-псктрального анализа показали, что повышение температуры нагрева расплава до 1740 'С приводит к повышению однородности у-твердого раствора;' уменьшению несоответствия параметров решеток у и у'-фаз на -25%; увеличению количества выделяющейся интерметаллидной у'-фазы на 2-3 об.% и растворенного в ней рения , что обуславливает повышение ее термической стабильности.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили положш-ель-ное влияние ВТОР на структуру и свойства жаропрочных никелевых сплавов: На основании результатов данного исследования для серийного производства рекомендованы следующие режимы плавки для сплава ЖС32 - 1740°С, выдержка 20 минут, Т,а.,= 1520°С. "' ' ''

Проведен анализ технологического процесса литья лопаток турбины в связи с внедрением разработанного температурно-времснного режима плавки,

и

что потребовало ввести коррективы в технологические инструкции. Предложено плавку проводить в среде аргона при Р= 30-40 мм.рт.ст. с целью снижения скорости испарения легирующих элементов с поверхности расплавленного металла; для стабилизации содержания углерода в сплаве - подшихтовку лигатурой №-С. Для расплавления металла предлагается использовать тигли из алюмомагнезиальной шпинели, изготовленные набивным способом, обладающие наибольшей химической устойчивостью по сравнению с другими огнеупорными материалами.

По предлагаемой технологии отлета партия лопаток одновременно с отливкой по серийной технологии. Анализ плавок показал, что применение разработанной технологии позволяет снизить брак по поверхностным дефектам лопаток на 10-15% и увеличить жаропрочность сплава на ~20%. В четвертой главе описаны результаты исследования влияния ионной имплантации на структуру, микротвердость, фазовый и химический состав поверхностных слоев сплава ЖС32 с монокристальной структурой, а также его жаростойкость и длительную жаропрочность. Учитывая благоприятное влияние элементов группы редкоземельных металлов на жаростойкость сплавов за счет образования оксидов и ингерметаллидных фаз, повышающих адгезию оксидной пленки с металлом и снижающих активность кислорода, в качестве имплантируемого иона выбраны Ьа+ и УЪ\ Установлено, что ионная имплантация Ьа+ сплава ЖС32 и последующий отжиг приводят к увеличению микротвердости поверхности на ~15% (Р=10Н), вследствие упрочнения твердого раствора путем наведенных радиационных дефектов в кристаллической решетке и выделения дополнительных мелкодисперсных оксидных фаз типа ЬагОз, ЬаАЮз- При этом изменение микротвердости в зависимости от дозы имплантации и температуры отжига имеет экстремальный характер. Максимальное повышение микротвердости отмечено при Д=1017 ион/см2 и температуре 1=750°С. Это, по-видимому, связано, с увеличением числа радиационных дефектов, твердорастворным упрочнением, образованием дисперсных фаз лантана.

Исследованием методом ВИМС установлено, что глубина внедрения Ьа" в процессе имплантации достигает 100-150 А. При этом происходит интенсивное образование оксидов лантана, обусловленное его большим сродством к кислороду и нагревом поверхности образца при облучении. Проведение последующей термообработки позволяет увеличить глубину модифицированного слоя (для дозы Д=1017 ион/см2 до ~700 А), а также способствует выделению дополнительных оксидов лантана.

При повышении дозы имплантации до Д=2-1017 ион/см2 увеличения концентрации внедренных атомов не наблюдается, что, вероятно, обусловлено интенсивным образованием оксидных фаз и распылением поверхности.

.Анализ поверхности методом растровой электронной микроскопии показал, что в структуре сплава ЖС32 после ионной имплантации и вакуумного отжига на глубине 1740-3500 А наблюдаются равномерно распределенные дисперсные фазы Ьа203 и ЬаАЮ3,, изменение микротвердости материала обнаружено на расстоянии от поверхности до ~25мкм. Данное обстоятельство свидетельствует, по-видимому, об эффекте дальнодействия, возможной причиной которого является образование развитой дислокационной структуры при облучении, способствующей более глубокому проникновению ионов Ьа в поверхность.

С целью оценки влияния состояния поверхности на жаростойкость и длительную жаропрочность сплава ЖС32 исследовались образцы в исходном состоянии и после имплантации Ьа+. Исследование жаростойкости сплава проводилась гравиметрическим методом путем взвешивания образцов при изотермической выдержке в воздушной атмосфере при температуре 1150°С в течение 70 часов для сплава ЖС32 и при 1050°С в течение 500 часов для сплава ЖС6У. Для сплава ЖС32 после 70 часов изотермической выдержки привес исходного образца составляет 0,0585мг, для имплантированного - 0,018мг, что почти в 3 раза меньше (рис.2). Величина обедненного легирующими элементами зоны имплантированного образца в 2 раза меньше, чем исходного. Вероятно, ионная имплантация Ьа поверхности сплава ЖС32 вследствие блокиро-

ваши кислорода со стороны

лр-Шмг

внешней среды барьерным слоем из термостабильных оксидных фаз Ьа^Оз и ЬаАЮз обусловило меньшую окисляемость.

Результаты испытаний длительной жаропрочности на различных уровнях напряжений (310, 290, 280 МПа) при температуре эксплуатации 1000°С показали (рис.3), что на уровне больших напряжений (310 Мпа) отмечается увеличение долговечности образцов с ионной имплантацией 1а+ по сравнению с исходным состоянием. С увеличением базы испытаний, вследствие окисления и разупрочнения поверхности наблюдается падение длительной жаропрочности, причем интенсивность релаксационных процессов у исследуемых вариантов образцов различна, о чем свидетельствует различный наклон кривых. Долговечность образцов, подвергнутых ионной имплантации Ьа, на уровне напряжений 280 МПа смеща-

Рис.2 Изменение величины привеса образцов(Д р) из сплава ЖС32 при изотермической выдержке при Т=1150°С;'

•- исходное состояние; о- имплантация Ьа .

Рис.3.Изменение длительней прочности образцов из сплава ЖС32: »-исходное состояние; о-ионная имплантация Ьа.

ется в область больших знамений. Данный факт, по-видимому, связан с тем, что в условиях высокотемпературной эксплуатации происходит дополнительное образование дисперсных фаз лантана в подповерхностной зоне, являющиеся барьером для протекания диффузионных процессов, приводит к упрочнению матрицы и улучшает адгезшо оксидной пленки, образующейся на поверхности.

В пятой главе проанализированы результаты исследования лопаток турбины из сплава ЖС32 с монокристальной структурой, изготовленных по комплексной технологи]? (выплавка с применением ВТОР и ионная имплантация поверхности Ьа) после длительных стендовых испытаний в составе полноразмерного двигателя в течение 700 час. Установлено, что на серийных лопатках с жаростойким покрытием системы №-Сг-А1-У образуется сетка трещин, имеющих термоусталостный характер. На поверхности лопаток, имплантированных трещины отсутствуют. При этом установлено, что обедненный легирующими элементами слой в наиболее «горячей» зоне входной кромки лопатки составляет около -10 мкм, в «холодной» - до 2 мкм, что обусловлено образованием дисперсных оксидных фаз Ьа203 и ЬаЛЮ3, создающих барьерный слой для диффузионных процессов, обеспечивающий термическую стабильность элементного и фазового состава поверхности, и как следствие, жаростойкости материала лопаток.

ВЫВОДЫ

1. Установлено влияние условий выплавки на структуру и свойства лопаток ТВД из сплава ЖС32, отливаемых методом высокоскоростной направленной кристаллизации, в зависимости от температурного режима плавки. При нагреве расплава до температуры 1740°С происходит переход к более равновесному состоянию, которое благоприятно влияет на структуру литого сплава: увеличивается доля карбидов полиэдрической формы, уменьшается степень несоответствия параметров решеток у и у' - фаз, выделяется большее

количество частиц у'-фазы, повышается ее термическая стабильность и длительная прочность.

2. Впервые установлено, что в результате обработки поверхности сплава ЖС32 методом ионной имплантации La (Е^=40кэВ, J=20-40 мкА/см2, дозе Д=10,7см"2 и температуре вакуумного отжига 750 °С) отмечается увеличение микротвердости на -15%, повышение жаростойкости, жаропрочности, что обусловлено образованием радиационных дефектов кристаллической решетки, выделением дисперсных фаз типа La203, LaA103, создающих барьерный слой, противодействующий протеканию диффузионных процессов и. обеспечивающих адгезионную прочность оксидных пленок.

3. Впервые установлено, что глубина внедрения ионов La в поверхность сплава ЖС32 с монокристальной структурой составляет 100-150 А. Толщина поверхностного слоя с измененным химическим и фазовым составом достигает 1750-3500 А, а с повышенной микротвердостыо, обусловленной эффектом дальнодействия, до 25 мкм.

4. Предложены практические рекомендации температурно-временного режима плавки сплавов ЖС32 при изготовлении лопаток ТВД с монокристальной структурой ( Т=1740°С с выдержкой 20 минут) и режимы ионной имплантации поверхности пера ( доза Д=10|7см"2 и температура вакуумного отжига 750 °С с выдержкой 2 час).

Промышленные испытания показали, что плавка по разработанной технологии позволяет снизнть брак по поверхностным дефектам на 10-15% и увеличить предел длительной жаропрочности лопаток, изготовленных по комплексной технологии, в среднем на 20%.

5. Работоспособность лопаток, отлитых с применением ВТОР по разработанному режиму с последующей ионной имплантацией поверхности La, подтверждена длительными стендовыми испытаниями в составе полноразмерного изделия.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Разработка технологии изготовления отливок из жаропрочного сплава ЖС6У на никелевой основе/ С.П.Павлинич, Е.Е.Барышев, Т.К.Костина, Б.А.Баум, А.Г.Тягунов, И.П.Семенова// Цветные металлы. 1996. N11.С.59-61.

2. Влияние обработки расплава на структуру жаропрочного сплава ЖС6У в жидком состоянии и процесс его кристаллизации/ Е.Е.Барышев, Т.К.Кост!ша, А.Г.Тягунов, Л.Г.Савина, С.П.Павлинич, Р.К.Мысик, И.П.Семенова// Высокотемпературные расплавы.- 1997. N1/ С.26-31.

3. Влияние углерода на структуру и свойства сплава ЖС6У в жидком и твердом состоянии/ Е.Е.Барышев, Б.А.Баум, А.Г.Тягунов, И.П.Семенова, Т.К.Костина, С.П.Павлпнич//Расплавы. 1997. N4. С.32-36.

4. The influence of melt preparing technology and modifing on the structure and properties of superalloys/ E.E.Barishev, T.K.Kostina, A.G.Tjagunov. L.G.Savina. I.P.Scmenova// proceedings of international scientific conference «Challenges to civil and mechanical engineering in 2000 and beyond» Wroclaw, Poland. June 2-5, 1997,P.

5. Разработка и внедрение технологии высокотемпературной обработки расплава при литье ГТД из сплавов ЖС6У и ЖС32 на УМПО/ Павлинич С П.. Костина Т.К., Мысик Р.К., Тягунов А.Г., Семенова И.П.// Труды конференции литейщиков России "Совершенствование литейных процессов", Екатеринбург. 1997, С.200-202.

6. Влияние длительных высокотемпературных выдержек при 950оС на структуру и свойства жаропрочного сплава ЖС6У / Тягунов А.Г.. Барышев Е.Е., Костина Т.К., Лесников В.П., Семенова И.П. //Физика металлов и металловедение, 1998. т.86, № 1. с.93-99.

7. Влияние модифицирования на структуру и свойства монокристаллического жаропрочного сплава ЖС32/ Семенова И.П., Векслер Ю.Г., Костнна Т.К. // Материалы международной конференции «Совершенствование литейных процессов», март 18-19, 1999., с.258-263.

8. Модификация поверхности хромоникелевого сплава ионами лантана/ Гусева М.В., Семенова И.П., Смыслов A.M., Лукьянов В.П., Тимофеев В.А., Юмагузин Ю.М.// Тезисы к докладу на на II семинаре России и стран СНГ « Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (Обнинск, 1993), сгр.74-76.