Повышение эксплуатационных свойств литых лопаток из жаропрочных никелевых сплавов за счет наноструктурирования поверхности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.08, кандидат наук Настека Вадим Викторович

• Настека Вадим Викторович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Настека Вадим Викторович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 К ВОПРОСУ О ВЗАИМОСВЯЗИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК С ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ И СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫМ

СОСТОЯНИЕМ НИКЕЛЕВЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

1.1. Материалы для изготовления лопаток газовых турбин

1.1.1 Фазовый и химический состав жаропрочных никелевых сплавов

1.1.2 Промышленные отечественные и зарубежные сплавы, применяемые при изготовлении лопаток турбин

1.2 Анализ и выбор отечественных материалов для рабочих и направляющих лопаток турбины БОТ-600 в рамках импортозамещения

1.3 Методы изменения физико-химического состояния поверхности

1.3.1 Ионная имплантация

1.3.2 Электролитно-плазменная обработка

1.4 Постановка задач исследований

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Оборудование и методика металлографических исследований

2.2 Методика определения среднего размера зерен

2.3 Оборудование и методика определения химического состава

2.4 Оборудование и методика проведения механических испытаний

2.5 Методика построения температурно-ресурсных зон

2.6 Методика определения предела выносливости

2.7 Методика ионной имплантации

2.8 Методика электролитно-плазменной обработки

ГЛАВА 3 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ Ш 792, Ш 939, ЧС88У-ВИ,

ЦНК7П, ЧС104-ВИ, ЦНК21П

3.1 Исследование химического состава и структуры жаропрочных сплавов лопаток турбин ГТУ

3.2 Влияние состава и структуры жаропрочных сплавов на механические

характеристики

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СЛОЯ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОМ ПОЛИРОВАНИИ И ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ЧС88У-ВИ

4.1 Обоснование выбора вида иона, дозы имплантации и режима постимплантационного отжига

4.2 Физико-химические свойства поверхности образцов, подвергнутых ЭПП с последующей ионной имплантацией ионов лантана (La) и иттербия (Yb)

4.2.1 Шероховатость поверхности

4.2.2 Микротвердость поверхностного слоя

4.2.3 Микроструктура и фазовый состав поверхностного слоя

Выводы по ГЛАВЕ

ГЛАВА 5 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ СПЛАВА ЧС88У-ВИ С НАНОСТРУКТУРНЫМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ СЛОЕМ

5.1 Исследование длительной прочности и усталостных свойств

5.2 Технологические рекомендации по изготовлению лопаток турбины ГПА SGT-

600 в рамках импортозамещения

Выводы по ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

106

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших областей экономики России, обеспечивающей ее энергетическую безопасность, является энергомашиностроение. До 90-х годов XX века доля российского энергетического оборудования на мировом рынке составляла 13% [1], однако политический и экономический кризис привели к ее катастрофическому спаду.

Особенно сильно кризис сказался на производстве паровых и газовых энергетических турбин, выпуск которых снизился за эти годы до 7 раз [1]. Вследствие сокращения производства резко возросли объёмы закупок импортной техники и оборудования, что отрицательно сказалось на энергетической безопасности, а страна получила зависимость от импорта техники и технологий [1].

Энергетической стратегией России до 2035 года и стратегией развития энергомашиностроения на 2010-2020 годы установлены целевые показатели уровня развития импортозамещающих производств, которые должны достигаться поэтапно [2]. Это позволит восстановить положение России не только на внутреннем, но и на международном рынках энергомашиностроения, а также снизить зависимость от западных производителей в области техники, технологии и услуг.

В связи с этим одной из основных задач импортозамещения является создание отечественных аналогов техники с улучшенными характеристиками, не уступающих зарубежным.

Широко известно, что увеличение температуры газа в газотурбинных двигателях (ГТД) и газоперекачивающих агрегатах (ГПА) определяет перспективу существенного повышения коэффициента полезного действия силовых установок и снижение расхода топлива. Наиболее тяжелые эксплуатационные воздействия в этом случае испытывают рабочие и сопловые лопатки горячего тракта турбины, которые во многом определяют её ресурс и надежность. [3]. В частности, вопросы импортозамещения материала лопаток турбины высокого давления (ТВД) должны быть жестко увязаны с их эксплуатационными характеристиками, которые должны иметь более высокие показатели по сравнению с оригинальными изделиями [3-5].

Как в Российской Федерации, так и за рубежом, прослеживается тенденция повышения эксплуатационных свойств ответственных деталей ГТД и ГПА за счет использования более сложного легирования при создании новых литейных никелевых сплавов, в первую очередь, для лопаток с монокристаллической структурой. [3].

Степень разработанности проблемы

Разработки последних десятилетий в области металлургии жаропрочных никелевых сплавов для равноосного литья свидетельствуют о значительном повышении их эксплуатационных характеристик при введении в химический состав ряда дорогостоящих элементов, в том числе и редкоземельных металлов из группы лантаноидов [6-8]. Введение этих элементов в лигатуру приводит к существенному ее удорожанию, вследствие чего промышленное применение таких сплавов в газотурбиностроении на сегодняшний день становится экономически не целесообразным. В тоже время, из работ Смыслова А.М., Семеновой И.П., Сулимы А.М., Ягодкина Ю.Д., Быбина А.А. известно, что внедрение атомов редкоземельных металлов в поверхностные слои жаропрочных никелевых сплавов методом ионной имплантации, является перспективным и менее затратным процессом, позволяющим повышать эксплуатационные характеристики сплавов [8-12]. Ионная имплантация позволяет внедрить в поверхность на заданную глубину атомы практически любого химического элемента в пропорциях, которые невозможно достичь при традиционном легировании. Внедрение легирующих ионов позволяет изменить физико-химическое состояние поверхности за счёт формирования наноструктурного функционального поверхностного слоя, имеющего упрочняющий эффект и создающий «барьер» для диффузии кислорода вглубь металла при высоких эксплуатационных температурах, и, как следствие добиться желаемого прироста свойств [11].

При этом ключевую роль в обеспечении повышенного комплекса свойств играет качественная предварительная подготовка поверхности под ионную имплантацию [11]. Применение электролитно-плазменного полирования (ЭПП) увеличивает поверхностную энергию, тем самым повышая эффективность

дальнейших технологических операций [11]. Сочетание ЭПП и ионной имплантации может быть рассмотрено как новый подход к наноструктурированию поверхности лопаток из никелевых сплавов ГПА и требует проведения системных исследований, направленных на научно-обоснованный выбор имплантируемого иона и его концентрации, изучение физико-химического и структурно-фазового состояния поверхности после различных технологических обработок и эксплуатационных воздействий, которые являются материаловедческим аспектом данной работы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эксплуатационных свойств литых лопаток из жаропрочных никелевых сплавов за счет наноструктурирования поверхности»

Цель работы

Формирование наноструктурного поверхностного функционального слоя путем сочетания электролитно-плазменного полирования и ионной имплантации, обеспечивающего повышение эксплуатационных свойств лопаток из жаропрочных никелевых сплавов.

Задачи исследования

1. На основе анализа литературы и сравнительных исследований микроструктуры, механических и эксплуатационных свойств жаростойких и жаропрочных литейных сплавов импортного производства в сравнении с российскими аналогами, используемыми для изготовления лопаток статора и ротора ГПА, обосновать температурно-ресурсные зоны эксплуатации, возможности и границы их взаимозаменяемости.

2. Изучить особенности формирования в поверхности образцов из жаропрочных никелевых сплавов наноструктурного функционального слоя, полученного сочетанием ЭПП и ионной имплантацией, с научно-обоснованным выбором сорта и дозы иона.

3. Исследовать влияние наноструктурного функционального слоя на эксплуатационные свойства сплава ЧС88У-ВИ.

4. Разработать технологические рекомендации по повышению эксплуатационных свойств рабочих лопаток из сплава ЧС88У-ВИ за счет формирования наноструктурного поверхностного функционального слоя при изготовлении рабочих лопаток ГПА в условиях импортозамещения.

Научная новизна результатов

1. Впервые получены и систематизированы результаты исследования микроструктуры, механических и эксплуатационных свойств жаростойких и жаропрочных отечественных никелевых сплавов в сравнении с импортными аналогами, используемыми при изготовлении лопаток для стационарных ГПА. Новизна полученных результатов заключается в установлении роли морфологии, размера и доли наночастиц упрочняющей у'-фазы в микроструктуре, отличающейся тем, что при формировании бимодальной структуры с размерами у'-фазы 750±30 нм и 120±10 нм обеспечивается более высокий уровень прочностных свойств.

2. Установлены закономерности формирования наноструктурного функционального слоя в поверхности образцов из сплава ЧС88У-ВИ, заключающиеся в распределении наночастиц термостабильных тугоплавких оксидов (La2Oз) и перовскитов (ЬаЛЮ3 и др) на глубине до 1.. .3 нм, и создании развитой дислокационной структуры на расстоянии от поверхности до 25 мкм за счет радиационно-стимулированной диффузии и эффекта дальнодействия.

3. Установлены температурно-ресурсные зоны работоспособности жаропрочных никелевых сплавов в интервале температур 600.900 оС и действующих нагрузок 200.1100 МПа, позволяющие выбирать материал для лопаток горячего тракта турбины в зависимости от условий эксплуатации и технологии изготовления.

4. Разработано и обоснованно научно-техническое решение повышения длительной прочности и предела выносливости лопаток ГПА из жаропрочных никелевых сплавов формированием наноструктурного функционального слоя в поверхности за счет системного эффекта, достигаемого при электролитно-плазменном полировании и ионной имплантации La+.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты сравнительных исследований микроструктуры, механических и эксплуатационных свойств жаростойких и жаропрочных литейных сплавов зарубежного производства в сравнении с российскими аналогами, используемыми

для изготовления лопаток статора и ротора ГПА, и обоснование температурно-ресурсных зон эксплуатации и границы их взаимозаменяемости.

2. Особенности формирования наноструктурного функционального слоя на поверхности лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, описывающие влияние ЭПП и ионной имплантации на их эксплуатационные свойства на примере сплава ЧС88У-ВИ российского производства.

3. Научно-техническое решение к наноструктурированию поверхности лопаток ГПА на основе электролитно-плазменного полирования и ионной имплантации, обеспечивающее повышение предела выносливости и длительной прочности при эксплуатационных температурах.

4. Технологические рекомендации по повышению эксплуатационных свойств лопаток из сплава ЧС88У-ВИ за счет формирования наноструктурного функционального поверхностного слоя при изготовлении рабочих лопаток турбины ГПА в условиях импортозамещения.

Практическая значимость полученных результатов

1. Установленные в данной работе температурно-ресурсные зоны работоспособности сплавов 1псопе1 792, ЧС88У-ВИ и ЦНК-7П с поверхностным модифицированием и без него позволяют выбирать конструкционный материал и технологию упрочнения исходя из условий эксплуатации лопаток.

2. Предложен способ электролитно-плазменной обработки лопаток из жаропрочного никелевого сплава ЧС88У-ВИ, обеспечивающий подготовку поверхности лопаток для последующего наноструктурирования ионной имплантацией.

3. Разработаны режимы ионной имплантации La+ поверхности лопаток из сплава ЧС88У-ВИ, обеспечивающие повышение предела выносливости и длительной прочности при эксплуатационных температурах.

4. Разработаны технологические рекомендации для финишной обработки поверхности рабочих лопаток турбины, включающие электролитно-плазменное полирование и ионную имплантацию La+, обеспечивающие повышенный уровень эксплуатационных свойств.

Методы исследования и достоверность результатов

Достоверность полученных результатов и выводов, разработанных подходов и технологических приемов основана на применении современного металлофизического комплекса исследований: оптическая и электронная микроскопия, спектральный и, микрорентгеноспектральный анализ. Испытания на длительную прочность выполнялись на цилиндрических образцах согласно ГОСТ 10145-81, испытания на кратковременную прочность проводились согласно ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 9651-84, определение предела выносливости проводилось стандартным методом по ОСТ 1 00870-77. Достоверность полученных научных результатов обеспечивается корректным применением положений физического металловедения, современных методов исследований, обработки полученных данных и подтверждается положительными результатами при апробации и внедрении результатов исследований в производственных условиях.

Личный вклад автора

Автор провел обзор научно-технической литературы, сформулировал актуальность, цель и задачи диссертационного исследования. Лично учувствовал в экспериментах, написании научных статей и заявок на изобретения (заявки на патент РФ № 2017141360, № 2017141707, № 2018121012, № 2018121014, № 2018122264). Автором самостоятельно проведены анализ результатов и построение новых закономерностей, выносимых на защиту. Разработал рекомендации по повышению эксплуатационных свойств рабочих лопаток ГПА из отечественного сплава ЧС88У-ВИ, обеспечивающие требуемую надежность и ресурс изделия, а также участвовал в их апробации на предприятии ОАО «Газэнергосервис».

Апробация результатов диссертации

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях: Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения» 2017 и 2018 гг, Уфа; Всероссийской научно-технической конференции «Станкостроение и инновационное машиностроение. Проблемы и точки роста» 2019, Уфа.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 4 научные статьи в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 118 страницах, содержит 44 рисунка, 18 таблиц, состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 1 16 наименований.

ГЛАВА 1 К ВОПРОСУ О ВЗАИМОСВЯЗИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК С ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ И СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫМ СОСТОЯНИЕМ НИКЕЛЕВЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

1.1 Материалы для изготовления лопаток газовых турбин

Сопловые и рабочие лопатки газовых турбин работают в очень сложных условиях. Сопловые лопатки предназначены для обеспечения необходимого угла поворота газового потока, выходящего из камеры сгорания или с предыдущей степени турбины, для плавного обтекания вращающихся рабочих лопаток. Сопловые лопатки встречаются с газовым потоком, имеющим крайне неравномерное распределение температур от ядра к периферии, следовательно, они подвержены в процессе работы воздействию термических и термоусталостных нагрузок [3, 12, 13].

Рабочие лопатки турбин эксплуатируются в еще более сложных условиях. Помимо воздействия высоких температур они подвержены большим центробежным и изгибно-усталостным нагрузкам. Сочетание этих негативных факторов работы приводит к возникновению процессов ползучести металла [3, 12, 13].

Также, рабочие и сопловые лопатки, при работе в области высоких температур подвергаются высокотемпературному окислению. При этом, содержащиеся в воздушной среде и топливе вредные примеси (соединения №, ^ S, V, Pb) приводят к возникновению очагов сульфидной коррозии, вызывая резкое уменьшение сечения лопаток и их преждевременное разрушение [3, 14, 15, 16].

Таким образом требования к материалам, для сопловых и рабочих лопаток можно сформулировать следующим образом:

1) Сплавы должны обладать наибольшими показателями длительной прочности и ползучести в условиях эксплуатации при высоких температурах;

2) Сплавы должны отличаться низкими коэффициентами диффузионной подвижности атомов и высокой структурной стабильностью;

3) Иметь высокую усталостную прочность и низкую чувствительность к концентраторам напряжений;

4) Характеризоваться, по возможности, более низким удельным весом.

Наиболее соответствующими этим требованиям являются жаропрочные

никелевые сплавы.

1.1.1 Фазовый и химический состав жаропрочных никелевых сплавов

Жаропрочные сплавы, применяемые для изготовления сопловых и рабочих лопаток газовых турбин, представляют собой сложнолегированные многокомпонентные системы на основе никеля.

Жаропрочные никелевые сплавы имеют следующие основные компоненты структуры [3, 17]:

- у-твердый раствор на основе никеля;

- у'- упрочняющую фазу;

- карбиды типа МеС, Ме6С, Ме23С6;

- п, о, 5, ТПУ и другие фазы.

Влияние каждого легирующего элемента в жаропрочных никелевых сплавов многогранно. Один и тот же химический компонент может одновременно являться и карбидообразующим элементом и входить в состав твердого раствора, повышая его прочность. В таблице 1.1 представлены основные функции легирующих элементов.

Все компоненты, используемые при легировании жаропрочных никелевых сплавов, условно можно разделить на три группы: элементы образующие у'-фазу, элементы твердого раствора и карбидообразующие элементы. К первой группе относятся Т^ Ta, Щ ЯЪ, V, W, Mo, Сг; ко второй - Со, Сг, Mo, W; к третьей - Л1, П, Та, ЯЪ, И [3, 17-20].

Особую группу составляют микролегирующие компоненты, которые вводят с целью упрочнения межфазных и межзеренных границ. К ним относят С, В, 7г и некоторые редкоземельные элементы, такие как Ьа, Се, У [3, 17-20].

Таблица 1.1 - Функции легирующих элементов [3, 17]

Элемент

Основные функции

Хром

Твердорастворное упрочнение, дополнительное упрочнение карбидами, повыше ние стойкости к высокотемпературной газовой и сульфидной коррозии, увеличение сопротивления росту усталостной трещины. В основном входит в состав у-фазы. Кроме того, присутствует в карбидах Ме23С6 и ТПУ-фазах.

Кобальт

Твердорастворное упрочнение, расширение температурного интервала для осуществления термической и деформационной обработки, повышение стойкости к солевой коррозии.

Тантал

Образование и повышение стабильности у'-фазы, увеличение сопротивления ползучести и сопротивления роста усталостной трещины. Является также карбидообразующим элементом.

Вольфрам

Твердорастворное упрочнение и повышение стабильности у'-фазы, увеличение сопротивления ползучести, дополнительное карбидное упрочнение. Является элементом, образующим карбиды Ме6С, Ме23С6 и ТПУ-фазы.

Молибден

Твердорастворное упрочнение и упрочнение у'-фазы. Образует карбиды Ме23С6 и ТПУ-фазы.

Цирконий

Повышение пластичности, снижение скорости роста усталостной трещины. Образует тугоплавкие соединения с кислородом.

Ниобий

Повышает сопротивление ползучести при небольших количествах. Входит в состав у'-фазы, образует карбиды МеС.

Алюминий

Основной у'-образующий элемент. Создает тугоплавкие соединения с кислородом на поверхности.

Титан

Основной у'-образующий элемент. Создает дополнительную упрочняющую фазу на основе карбида типа МеС.

Углерод

Карбидное упрочнение, контроль роста зерна при повышенных температурах.

Бор

Упрочнение боридами, улучшение состояния межфазных и межзеренных границ.

В силу особенностей литейных технологий, в жаропрочных никелевых сплавах содержится небольшое количество примесей многих цветных металлов с низкой температурой плавления. К ним относятся Sn, Bi, As, Cd, Zn, Sb, Указанные элементы располагаются преимущественно по границам зерен и межфазным поверхностям раздела, что приводит к снижению механических

свойства [3, 17-20]. В следствие сказанного, максимальное содержание этих примесей ограничивается тысячными долями процента [3].

1.1.2 Промышленные отечественные и зарубежные сплавы, применяемые

при изготовлении лопаток турбин

Развитие отрасли энергетического машиностроения, в частности ГТД и ГПА, напрямую связаны с созданием и совершенствованием жаропрочных никелевых сплавов [1-3, 16].

Выбор марки материала, для изготовления лопаток как российских, так и зарубежных газовых турбин, обусловлен, в первую очередь, типом и размерами лопатки, условиями эксплуатации и конечной стоимостью готового изделия.

Наиболее распространенными жаропрочными никелевыми сплавами в зарубежных ГПА являются сплавы марки Inconel. Наиболее типичными представителями данной марки материалов являются сплавы Inconel 738LC, Inconel 792, Inconel 939, широко применяемые в установках General Electric, Pratt & Whitney, Siemens и Rolls-Roy's c 70-х годов XX века. На установках фирмы Mitsubishi Heavy Industry традиционно применяются сплавы серии MGA. В наименьшей степени получили распространение сплавы Rene и GTD, разработанные компанией General Electric в качестве материалов лопаток для турбин большой мощности [18, 19, 20].

В таблицах 1.2 и 1.3 приведен химический состав и механические свойства наиболее распространенных жаропрочных никелевых сплавов, применяемых на зарубежных газовых турбинах.

Развитие металлургии с использованием вакуумного индукционного переплава (с 1950х годов) и вакуумного литья позволило установить соотношения и значительно повысить концентрационный диапазон алюминия и титана, что привело, в итоге, к возникновению широкого диапазона дисперсноупрочняемых никелевых суперсплавов, таких как Inconel 100, 713, 738, 792, MAR-M 200 [18-20]. В том числе развитие технологий вакуумного литья обеспечило высокую прочность и сопротивление ползучести при высоких температурах, необходимые

для лопаток турбин ГПА, за счет введения дополнительного количества легирующих элементов [20].

Среди всей номенклатуры разработанных зарубежных материалов, такие сплавы как 1псопе1 939 (для направляющих лопаток), 1псопе1 738LC и 1псопе1 792 (для рабочих лопаток), разработанные в 60-е годы прошлого столетия и несмотря на значительный прогресс в развитии металлургии жаропрочных никелевых сплавов, остаются базовыми для лопаток газовых турбин наземного базирования [18-20].

В зависимости от содержания & в этих сплавах, стойкость к сульфидной коррозии варьируется от «превосходной», характерной для сплава 1псопе1 939 и «хорошей» для сплава 1псопе1 738LC, до «умеренной» для сплава 1псопе1 792 [20]. Объёмное содержание упрочняющей у'-фазы в этих сплавах изменяется в пределах 30... 75%. Проведенные активные исследования этих сплавов на рубеже 60-х... 70-х годов прошлого столетия позволили разработчикам оптимизировать их химический состав, повысить фазовую стабильность и сопротивляемость высокотемпературной ползучести до высоких значений.

К отрицательным характеристикам можно отнести минимальную способность образовывать на поверхности при высокотемпературной эксплуатации сплошную оксидную пленку А1203, что обуславливает низкую устойчивость данных сплавов к окислению и обязательное применение специальных защитных покрытий.

Активное развитие отечественной школы жаропрочных сплавов осуществлялось под руководством академика С.Г. Кишкина, при котором был создан особый класс литейных жаропрочных сплавов, которые были впервые использованы на двигателях академиков Н.Д. Кузнецова и А.М. Люльки [12, 21]. В опубликованных результатах научных исследований того периода установлено влияние незначительных изменений условий кристаллизации или колебаний концентрации легирующих элементов в пределах допуска на формирование структуры и свойств отливок из жаропрочных никелевых сплавов.

Таблица 1.2 - Химический состав промышленных никелевых сплавов для лопаток зарубежных газовых турбин

Марка сплава Содержание химического элемента, вес.%

Cr Co Mo W Al Ti Ta Nb Re C B Zr Ni

MGA1400 14 10 1,5 4,3 4 2,7 4,7 - - - - - осн.

DSMGA1400 14 10 1,5 4 4 3 5 - - 0,08 - 0,03 осн.

MGA2400 19 19 - 6 1,9 3,7 1,4 1 - - - - осн.

Udimet500 18,0 18,5 4,0 - 2,9 2,9 - - - 0,08 0,006 0,05 осн.

Udimet520 19,0 12,0 6,0 1,0 2,0 3,0 - - - 0,05 0,005 - осн.

Inconel 738 16,0 8,5 1,7 2,6 3,4 3,4 1,7 - - 0,17 0,01 0,1 осн.

Inconel 738LC 16,0 8,5 1,75 2,6 3,4 3,4 1,75 0,9 - 0,11 0,01 0,04 осн.

Inconel 792 12,4 9,2 1,9 3,9 3,5 3,9 4,2 - - 0,07 0,016 0,018 осн.

Inconel 939 22,4 19,0 - 2,0 1,9 3,7 - 1,0 - 0,15 0,009 0,10 осн.

Mar-M247 8,0 10,0 0,6 10,0 5,5 1,0 3,0 - - 0,15 0,015 0,03 осн.

CM247LC 8,0 9,3 0,5 9,5 5,6 0,7 3,2 - - 0,07 0,015 0,010 осн.

PWA1483 12,2 9,2 1,9 3,8 3,6 4,2 5,0 - - 0,07 - - осн.

Rene80 14,0 9,0 4,0 4,0 3,0 4,7 - - - 0,16 0,015 0,01 осн.

Rene N4 9,0 8,0 2,0 6,0 3,7 4,2 4,0 0,5 - - - - осн.

Rene N5 7,0 8,0 2,0 5,0 6,2 - 7,0 - 3,0 - - - осн.

GTD-111 14,0 9,5 1,5 3,8 3,0 5,0 3,15 0,07 - 0,10 0,014 0,007 осн.

DSGTD111 14 9,5 1,5 3,8 3 4,9 2,8 - - 0,1 0,01 - осн.

GTD-222 22,5 19,1 - 2,0 1,2 2,3 0,94 0,8 - 0,08 0,004 0,02 осн.

DSGTD-444 9,7 8 1,5 6 4,2 3,5 4,7 0,5 - - - - осн.

Таблица 1.3 - Механические свойства промышленных никелевых сплавов для

лопаток зарубежных газовых турбин

Сплав Ов, МПа О0.2 , МПа 5, %

21 оС 538 оС 1093 оС 21 оС 538 оС 1093 оС 21 оС 538°С 1093 оС

Inconel 713C 850 860 740 705 8 10

Inconel 713LC 895 895 750 760 15 11

Inconel 718 1090 915 11

Inconel -738 1095 950 800

Inconel 792 1170 1060 4

MAR-M200 930 945 325 840 880 7 5

MAR-M247 965 1035 815 825 7

MAR-M432 1240 1105 1070 910 6

Udiment 500 930 895 815 725 13 13

GMR-235 710 640 3 18(Ь)

Inconel 939 1050 915(Ь) 325(c) 800 635(Ь) 205(c) 5 7(Ь) 25(Ь)

Rene 125 Hf(d) 1070 1070(Ь) 550(c) 825 860(Ь) 345(c) 5 5(Ь) 12(Ь)

PWA-1480(a) 1330(Ь) 685(0 895 905(Ь) 495(Ь) 4 8(Ь) 20(Ь)

PWA-1480(a) 1330(Ь) 685(c) 895 905(Ь) 495(Ь) 4 8(Ь) 20(Ь)

ф монокристалл [001]; (Ь) при 760 оС; (с) при 980 оС; М005

Академиком С.Г. Кишкиным установлено, что суммарная концентрация у'-образующих элементов в высоколегированных современных жаропрочных сплавах настолько высока, что они попадают в концентрационную область образования карбидов М6С. Именно в этот период были разработаны большинство отечественных жаропрочных сплавов, которые применяются при изготовлении ответственных деталей ГТД и ГПА и по сей день [21].

Среди отечественных марок жаропрочных никелевых сплавов различают материалы, предназначенные для длительной эксплуатации - ЧС-70, ЧС70-ВИ, ЧС70У-ВИ, ЧС-88, ЧС88-ВИ, ЧС88У-ВИ, ЧС88УМ-ВИ, ЧС91-ВИ, ЧС104-ВИ, ЭП539ЛМ, ЦНК-8МП, ЗМИ-ЗУ, ЦНК-7П, ЦНК-21П; материалы, разработанные для авиационных двигателей - ЖС6У, ЖС6К, ЖС6Ф, предназначенные для направляющих и рабочих лопаток; авиационные материалы с повышенным уровнем жаропрочности и ограниченным сроком службы - ЖС26, ЖС32, ЖС36, ЖС40, ЖС47 [12, 21].

В таблице 1.4 и 1.5 приведены химический состав и механические свойства промышленных жаропрочных никелевых сплавов российского производства.

На рубеже XX- XXI веков отечественными разработчиками был создан ряд сплавов, предназначенных для изготовления лопаток горячего тракта стационарных ГТУ и ГПА, в которых температура за камерой сгорания составляет до 950 °С, что существенно ниже, аналогичного параметра авиационных ГТД, а закладываемый ресурс лопаток в условиях коррозионно-активных сред составляет 20.50 тысяч часов. Основными представителями этой группы сплавов являются -ЗМИ-ЗУ, ЦНК-21 (РК), ЦНК-7, ЖСКС-ЦНК, ЦНК-8(МК) и другие. Для них характерно повышенное содержание хрома до 12. 16% по массе, при соотношении Ti/Al = 0,7. 1,0 и суммарном содержании тугоплавких металлов (W + Mo + Ta) -6,5.11,0 % масс. Следует отметить, что для этих сплавов введен жесткий контроль по содержанию кислорода и серы, содержание которых не должно превышать 8.10 ppm и 6.7 ppm соответственно [12, 16, 23-25].

Таблица 1.4 - Химический состав промышленных жаропрочных никелевых сплавов российского производства

Сплав Cr Co Mo W Al Ti Nb C

ЦНК-7 14.015.5 8.0-9.5 0.2-0.6 6.2-7.5 3.4-4.5 3.6-4.4 - 0.06-0.12

ЗМИ-ЗУ 12.514.0 4-6 0.5-2.0 6.5-8.0 2.8-4.0 4.0-5.5 0.1 0.07-0.15

СН-35 11.412.6 7.0-7.8 0.7-1.3 6-7 3.9-4.3 4.0-4.6 0.6-1.3 0.06-0.12

ЧС-104 20.021.8 10.312.0 0.3-0.9 3-4 2.1-2.9 3.1-3.9 0.15-0.35 0.07-0.14

ЖС6К 9.5-12.0 4.5-5.5 3.5-4.8 4.5-5.5 5.0-6.0 2.5-3.2 - 0.13-0.18

ЧС-88У 15.016.2 10.011.5 1.6-2.3 4.7-5.9 2.8-3.3 4.2-5.0 0.1 -0.13 0.06-0.12

ЧС-88 (бора -0.01max) 15.016.2 10.011.5 1.62.3 4.7-5.9 2.8-3.3 4.2- 5.0 0.10.3 0.06-0.12

ЦНК-21П 20.022.0 10.011.5 1.02.0 2.02.6 2.1-2.7 3.0-3.8 0.50.9 0.05-0.10

Таблица 1.5 - Механические свойства промышленных жаропрочных никелевых сплавов российского производства

Сплав Температура, оС Ов, МРа 00.2, МРа 5, % V, % 800 О1000

ЭИ893 20 600 450 13.0 — —

ЦНК-7 20 730 630 5.0 — —

ЗМИ-3У 20 800 700 3.0 — —

СН-35 20 800 790 5.0 14.0 —

ЧС-104 20 630 600 18.0 26.0 —

ЖС6К 20 900 800 2.5 — 370

ЧС-88У 20 1110 900 6 10 380

1.2 Анализ и выбор отечественных материалов для рабочих и направляющих лопаток турбины 8СТ-600 в рамках импортозамещения

Проведенный литературный анализ показал, что научные подходы к созданию никелевых сплавов для лопаток газовых турбин как в России, так и за рубежом идентичны. Создание жаропрочных сплавов основано:

- на принципе упрочнения на основе (у + у') фазы;

- на ранжировании легирующих элементов по степени влияния на физико -механические свойства. В России и за рубежом обосновано и используется 18 основных легирующих элементов, определяющих физико-химические свойства жаропрочных никелевых сплавов;

- на обеспечении гетерогенности структуры и электронной плотности сплавов;

- на прямой связи между содержанием упрочняющих элементов (А1, Т^ Ta, МЬ), количеством выделяющихся фаз и уровнем жаропрочности;

- на регулировании соотношений между легирующими элементами для достижения высокого уровня эксплуатационных свойств и термической устойчивости сформированной структуры:

а) обеспечение жаропрочности за счет регулирования содержания легирующих элементов в никелевых сплавах по следующему правилу [18, 19]:

Z (C+ 1,1 W + 1,2 Ta + 3,4 Nb + 4,3 Ti + 6,0 Al) = 60-70%;

б) на ограничении по содержанию у-образующих легирующих элементов (Сг, Мо, W, Re, Ru) при повышении суммарного содержания у'-образующих легирующих элементов (Al, Ti, Nb, Ta), а также их соотношения;

в) на ограничении соотношения Ti/Al < 1,0... 0,7;

г) на компромиссе между стремлением к максимальному содержанию легирующих элементов для обеспечения жаропрочности и жаростойкости, и сохранением стабильности структуры и предотвращением образования хрупких фаз в процессе эксплуатации.

Жаропрочные сплавы и технологии изготовления рабочих и направляющих лопаток газовых турбин должны обеспечивать максимальные значения жаропрочности, усталостной прочности, термоусталости и стойкости к оксидной коррозии в условиях длительной эксплуатации. Коррозионностойкие жаропрочные сплавы должны не только обладать высокими характеристиками: жаропрочностью, усталостной прочностью, термоусталостью, но и сохранять все показатели, сформированные в процессе изготовления рабочих лопаток ГПА и ГТД, при длительной эксплуатации в условиях действия сульфидной, сульфидно-оксидной, ванадиевой и оксидной коррозии. Создание универсальных жаропрочно-жаростойких сплавов для изготовления как рабочих, так и направляющих лопаток (для ГПА и ГТД) методом равноосного литья основано на компромиссе между требуемыми свойствами сплавов и, как следствие, не приводит к созданию совершенных суперсплавов, обладающих одновременно высокой жаропрочностью и жаростойкостью.

Одним из возможных путей решения задачи сочетания в одном сплаве высоких жаропрочных и жаростойких свойств является создание композиций, которые реализуются за счет высокой жаропрочности основного материала детали с последующим нанесением жаростойкого покрытия с повышенными барьерными свойствами [26, 27].

Однако резерв по совершенствованию широкого спектра структур имеющихся сплавов и, как следствие, повышения их механических и эксплуатационных свойств, при равноосном литье лопаток из жаропрочных сплавов давно исчерпан [3, 12, 18, 19, 24].

Высокие температуры газа перед турбиной лопаток ГПА предопределяют необходимость использования монокристаллических лопаток, изготавливаемых в настоящее время из широкого спектра имеющихся сплавов с высоким уровнем жаропрочности, однако, такие лопатки обладают низкой ремонтопригодностью в условиях длительной эксплуатации и их использование целесообразно для лопаток ТВД воздушного базирования, предназначенных для установки в самолетах различного назначения [3, 12, 24].

Научные подходы по созданию жаростойких защитных покрытий для лопаток газовых турбин в России и за рубежом сводятся к следующему [3, 24, 27]:

- блокированию коррозионных процессов при длительной эксплуатации лопаток газовых турбин, реализуемому за счет формирования в поверхностном слое барьерных слоев, препятствующих диффузии агрессивных компонентов газового потока;

- формированию защитных слоев покрытия различными способами: порошковыми в контейнерах, газоциркуляционными, плазменными, вакуумно-плазменными, гальваническими и др.;

- формированию диффузионных барьерных слоев, содержащих никель, кобальт, хром, алюминий, иттрий и кремний;

- применением систем жаростойких покрытий на базе никеля, кобальта и их сочетаний при дополнительном легировании алюминием, хромом, иттрием, кремнием и т.п.

В настоящее время в России находится в эксплуатации более сотни турбин серии SGT, производимые фирмой Siemens. Так, например, силовыми установками ГПА «Балтика-25» являются турбины SGT-600 (первоначальное название GT10A), которые введены в эксплуатацию в конце декабря 2006 года на КС «Ухтинская» и «Вуктыльская» (ООО «Газпром трансгаз Ухта») [28].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Настека Вадим Викторович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Российский рынок энергооборудования. Аналитический обзор РБК [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://marketing rbc.

2. Техническое задание на технологическое направление в рамках Постановления Правительства РФ № 1312 «Высокоэффективные газотурбинные установки большой мощности с улучшенными характеристиками по эксплуатационной надежности». - Режим доступа: http://minpromtorg.gov.ru/common/upload/files/docs/napravlenie GTU.doc

3. Логунов, А.В. Жаропрочные никелевые сплавы для лопаток и дисков газовых турбин /А.В. Логунов. - Рыбинск: Издательский дом «Газотурбинные технологии». - 2017. - 854 с.

4. Смыслов, А.М. Оценка ремонтопригодности лопаток газоперекачивающих агрегатов /А.М. Смыслов, А.А. Быбин, А.В. Дементьев, Р.Р, Невьянцева, А.В. Новиков// Теплоэнергетика. - 2011. -№ 2. -С. 30-35.

5. Военное обозрение. Первый советский стратегический бомбардировщик Ту-4. [Электронный ресурс] Режим доступа: https: // topwar. ru/23565- pervvv-sovetskiv-strategicheskiv-bombardirovschik-tu-4.html

6. Каблов, Е.Н. Никелевые жаропрочные сплавы для литья лопаток с направленной и монокристаллической структурой /Е.Н. Каблов, И.Л. Светлов, Н.В. Петрушин// Материаловедение. - 1997. - № 4. - С.32-38; - № 5. - С. 14-17.

7. Голубенцев, А.В. Повышение усталостных характеристик рабочих лопаток ГТУ на основе совершенствования технологии литья и термической обработки: дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.16.01 /Голубенцев Артем Валерьевич. - Рыбинск, 2016. -178 с.

8. Семенова И.П. Совершенствование технологических процессов изготовления лопаток ГТД из жаропрочных никелевых сплавов с монокристаллической структурой: дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.16.01 /Семенова Ирина Петровна. - Екатеринбург, 1999. - 182 с..

9. Каблов, Е.Н. Жаростойкие и теплозащитные покрытия для лопаток турбины высокого давления перспективных ГТД /Е.Н. Каблов, С.А. Мубояджян// Авиационные материалы и технологии. - 2012. - № 5. - С.60-70.

10. Будилов, В.В. Интегрированные вакуумные ионно-плазменные технологии обработки деталей ГТД. Физические основы, моделирование, проектирование /В.В. Будилов, В.Ю. Иванов, В.С. Мухин. -2-е изд., перераб. - Уфа : Гилем. - 2004. - 215 с..

11. Смыслов, А.М. Ионно-плазменная технология формирования покрытий на лопатках турбины ГТД из жаростойких никелевых сплавов /А.М. Смыслов, А.Д. Мингажев, К.С. Селиванов, М.К. Смыслова, А.А. Мингажева// Вестник УГАТУ. -2012. - Т.16, - № 1 (46). С. 77-80.

12. Каблов, Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технологии, покрытия /Е.Н. Каблов. -2-е изд., перераб. - М.: «МИСИС». - 2006. -632 с.

13. Казанский, Д.А. Проблемы продления службы рабочих и направляющих лопаток современных газовых турбин. [Электронный ресурс] /Д.А. Казанский// -Режим доступа: http: //resursturbin.ru/pdf/resursturbin04 .pdf.

14. Никитин, В.И. Коррозия и защита лопаток газовых турбин /В.И. Никитин. - М.: Машиностроение. - 1987. - 272 с.

15. Никитин, В.И., Сульфидно-оксидная коррозия материалов и покрытий лопаток газовых турбин /В.И. Никитин, А.И. Рыбников// Теплоэнергетика. - 2011. - № 2. - С. 20-29.

16. Жаропрочные сплавы промышленных газовых турбин [Электронный ресурс]. ВИАМ. - 2016. Режим доступа: http: //viam.ru/review/3800

17. 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 кн. Кн. 2. - М.: Металлургия. - 1995. - 384 с.

18. Reed, Roger C. The Superalloys, Fundamentals and Applications. /Roger C Reed. - New York: Cambridge. - 2006. - 372 p.

19. Donachie, Matthew J. SUPERALLOYS. A Technical Guide. Second Edition. / Matthew J. Donachie, Stephen J. Donachie. - USA: ASM International. - 2002. - 402 p.

20. Geddes, B. Superalloys. Alloying and Performance. /B. Geddes, H. Leon. -USA: ASM International. - 2010 - 184 p.

21. Кишкин, С.Т. Литейные жаропрочные сплавы на никелевой основе. /С.Т. Кишкин, Г.Б. Строганов, А.В. Логунов. - М.: Машиностроение. -1987. - 116 с.

22. Монастырская, Е.В. Структура, фазовый состав и свойства коррозионно-стойкого жаропрочного сплава ЧС88У. /Е.В. Монастырская// - М.: МиТОМ. -2006. - № 8.- С.56.

23. Ломберг, Б.С. Высокожаропрочные деформируемые никелевые сплавы для перспективных газотурбинных двигателей и газотурбинных установок. /Б.С. Ломберг, С.В. Овсепян, М.М. Бакрадзе, И.С. Мазалов// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». - 2011. - С. 98-103.

24. Иноземцев А.А. Газотурбинные двигатели. / А.А. Иноземцев, В.Л. Сандрацкий. - Пермь. ОАО «Авиадвигатель». - 2006. - 1204 с.

25. Rybnikov A.I. Operation Experience with Cast Rotor Blades Made of Russian Alloys in Stationary Gas Turbines. // A.I. Rybnikov, L.B. Getsov, N.V. Mozhaiskaya, G.D. Pigrova, N.V. Dashunin// Thermal Engineering. - 2012, - Vol. 59, -No. 3, - p. 242-249.

26. Абраимов, Н.В. Высокотемпературные материалы и покрытия для газовых турбин. / Н.В.Абраимов. - М.: Машиностроение. - 1993. - 336 с.

27. Мубояджян, С.А. Комплексные защитные покрытия турбинных лопаток авиационных ГТД. /С.А. Мубояджян, В.П. Лесников, В.П. Кузнецов. -Екатеринбург: Квист. - 2008. - 208 с.

28. Дурыманов, В.В. Итоги эксплуатации ГПА «Балтика-25» на КС «Ухтинская», и «Вуктыльская». /В.В. Дурыманов, В.В. Седов, Э.Г. Васильев // Турбины и дизели, ноябрь-декабрь. - 2010. - С.2-7.

29. Навроцкий, В.В. Газотурбинный агрегат SGT-600. Совершенствование конструкции и плана технического обслуживания. /В.В. Навроцкий, М. Бломштедт, С. Юбель, С.В. Медведева// Турбины и дизели, январь-февраль. - 2009. - С. 14-19.

30. Obrltik, K. Isothermal fatigue behavior of cast superalloy Inconel 792-5A at 23 and 900 °С. /K. Obrltik, M. Petrenec, J. Polak// Journal of Materials Science. - 2009.

- Vol.44. - P.3305-3314.

31. Peng, J.Q. Review of Blade Materials for IGT. /J.Q. Peng, H.T. Zhang// Procedia Engineenig. - Vol.130. - 2015. - P.668-675.

32. Shaninian, P. Creep and Fatigue Crack Growth Behavior of Some Cast Nickel-base Alloys. /P. Shaninian, K. Sadanada// Materials Science and Engineering, A.

- Vol.108. - 1989. - P. 131-140.

33. Struns, M. Formation and Dissolution of y' Precipitates in IN792 Superalloy at Elevated Temperatures. /M. Struns, M. Petrenec, J. Polak// Metals. - 2016. - Vol.6 (37). - P.1-12.

34. Дашунин, Н.В. Опыт длительной эксплуатации стационарных ГТУ на магистральных газопроводах. /Н.В. Дашунин, А.И. Рыбников, Л.Б. Гецов, Н.В. Можайская, И.И. Крюков, С.А. Леонтьев// Вестник двигателестроения. - 2006. - № 3. - С. 46-51.

35. Еленевский, Д.С. Проблемы эксплуатационной надежности литых лопаток турбины газоперекачивающих агрегатов. /Д.С. Еленевский, С.Ф. Жданов, К.Г. Святышев// Изв-я Самарского научного центра Росс. ак. наук. - 2003. - Т5. -№ 2, - С.396-400.

36. Скоробогатых, В.Н. Совершенствование сплавов для лопаток 1-1V ступеней турбины ГТД-110М. /В.Н. Скоробогатых, В.П. Лубенец, Е.И. Яковлев// Тяжелое машиностроение. - 2015. - № 10. - С. 28-33.

37. Данилов, Д.В. Разработка высокожаропрочного никелевого сплава с повышенной коррозионной стойкостью в условиях взаимодействия морской солевой среды для монокристаллических лопаток ГТУ: дисс. на соис. уч. ст. канд. техн. наук: 05.16.01/ - Рыбинск, 2015. - 152 с.

38. Ртищев, В.В. Охлаждаемые лопатки турбины энергетической газотурбинной установки среднего класса мощности ГТЭ-65 [Электронный ресурс]. /В.В. Ртищев, В.В. Кривоносова// Режим доступа: http // perm-motors.com/upload/pages/ 5914/ sbornik 188-196. рdf

39. Жуков, А.А. Оценка эксплуатационной пригодности жаропрочных сплавов для ГТД и ГТУ. /А.А. Жуков, О.А. Смирнова// Авиационно-космическая техника и технология. - 2005. - №10 (26). - С. 60-65.

40. Орлов, М.Р. Технологическое обеспечение ресурса рабочих лопаток первых ступеней турбины авиационных и наземных газотурбинных установок: Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук: 05.16.01/ - М., 2008. - 24 с.

41. Казанский, Д.А. Оценка влияния технологии изготовления на кратковременные механические свойства и длительную прочность металла рабочих лопаток энергетических газовых турбин из литейных никелевых сплавов. /Д.А. Казанский// ФГУП «ВИАМ». IX Всероссийская конференция по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат». - 2017.

42. Морозова, Г.И. Сбалансированное легирование жаропрочных никелевых сплавов. /Г.И Морозова// Металлы. - 1993. - № 1. - С. 28-32.

43. Кириков, С.В. Анализ морфологических характеристик интерметаллидной фазы в жаропрочных никелевых сплавах. /С.В. Кириков, В.Н. Перевезенцев, Ю.П. Тарасенко// Вестн. Самарского ун-та. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - 2016. - Т.15. - №4. - С. 216-223.

44. Кишкин, С.Т. Карбидные фазы в жаропрочных никелевых сплавах с гафнием. /С.Т. Кишкин, Г.Б. Строганов, А.В. Логунов, Е.А. Кулешова, И.М. Хацинская, Н.В. Петрушин// Металлы. - 1983. - №5. - С. 94-106.

45. Рыбников, А.И.Карбидные превращения в межзеренных прослойках жаропрочных сплавов на никелевой основе в процессе старения и длительной эксплуатации. /А.И. Рыбников, И.И. Крюков// Труды ЦКТИ. - 2006. - Вып. 295. -С. 154-164.

46. Луковин А.И. Термостабильность монокарбилов в никелевых литейных сплавах. /А.И. Луковин, М.И. Ермолова, Н.А. Колмыкова, Л.И. Дмитриева, А.А. Мишина// Авиационные материалы. - 1987. - №4. - С. 23-29.

47. Исследование качества покрытия на лопатках ТВД и ТНД после сдаточных испытаний изделия АЛ-31СТ. Технический отчет № 43-БЧМ. - Уфа: УМПО, 1992. - 16 с.

48. Малый, А.В. Улучшение свариваемости сплава на никелевой основе ЧС-104 путем оптимизации режима термической обработки. /А.В. Малый// Автоматическая сварка. - 2008. - № 8. - С.11-14.

49. Delargy, K. M. Effects of heat treatment on mechanical properties of high-chromium nickel-base superalloy IN 939. /K. M. Delargy, S.W. Shaw, G.D. Smith// Materials Science and Technology. - 1986. - Vol.2. - Р. 1031-1037.

50. González, M.A. Aging Effect on the Microstructure of the Superalloy Inconel 939. /M.A. González, D.I. Martínez, A. Pérez// Materials Research Society Symposium Proceedings. - 1996. - Vol.1275. - P. 1-10.

51. Gibbons, T.B. IN939: Metallurgy, Properties and Performance. /T.B. Gibbons, R. Stickler// High Temperature Alloys for Gas Turbines. - 1982. - Vol.10. -P.369-393.

52. Gibbons, T.B. IN939: Properties and Performance. /T.B. Gibbons, R. Stickler// High Temperature Alloys for Gas Turbines. - 1983. - Vol.2. - P.182-190.

53. Shaw, S.W. Response of IN-939 to Process Variations. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.tms.org/superalloys/10.7449/1980/Superalloys 1980 275 284.pdf

Режим доступа: http: //m. energy. siemens. com/nl/pool/hq/energy-topics/pdfs/en/gas turbines-power-plants/2 Technology Evolution.pdf

56. Патон, Б.Е. Жаропрочность никелевых сплавов и защита их от окисления. / Б.Е. Патон, Г.Б. Строганов, С.Т. Кишкин. - Киев: Наукова думка. -

1987. - 258 с.

57. Каблов, Е. Н. Жаростойкие и теплозащитные покрытия для лопаток турбины высокого давления перспективных ГТД [Электронный ресурс]. ВИАМ. -2012. - Режим доступа: https://www.viam.ru/public/files/2012/2012-206070.pdf

58. Абраимов, Н.В. Высокотемпературные материалы и покрытия. / Н.В. Абраимов. - М.: изд. ВВИА им. Н.Е.Жуковского. - 1990. - 479 с.

59. Каблов, Е.Н. Защитные покрытия лопаток турбин перспективных ГТД. /Е.Н. Каблов, С.А. Мубояджян// ГТТ. - 2001. - №3(12). - С. 30-32.

60. Строганов, Г.Б. Жаростойкие покрытия для газовых турбин. / Г.Б. Строганов, В.М. Чепкин, В.С. Терентьева. - М.: ИД «Навигатор-Экстра». - 2000. -163 с.

61. Каблов, Е.Н. Жаростойкие и теплозащитные покрытия для лопаток турбины высокого давления перспективных ГТД. /Е.Н. Каблов, С.А. Мубояджян// Авиационные материалы и технологии. - 2012. - №S. - С. 60-70.

62. Орлов, М.Р. Технологическое обеспечение ресурса рабочих лопаток первых ступеней турбины авиационных и наземных газотурбинных двигателей: дисс. на соис. уч. ст. докт. техн. наук: 05.16.01/ Михаил Романович Орлов. - М., 2009. - 139 с.

63. Киселев, Ф.Д. Исследование фаз игольчатой (пластинчатой) морфологии в материале лопаток турбин газотурбинных двигателей. /Ф.Д. Киселев// Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2018. - Том 84. - №3. - С. 36-42.

64. Гусева, М.И. Ионное легирование жаропрочных сплавов для дисков ГТД. /М.И. Гусева, А.Н. Носков, А.М. Сулима// Авиационная промышленность. -

1988. - № 5. - С. 65-72.

65. Мухин, В.С. Формирование специальных свойств поверхности деталей летательных аппаратов: Учебное пособие/ В.С. Мухин. - Уфа: УАИ, 1986. - 83 с.

66. Шулов, В.А. Модификация поверхности деталей из жаропрочных сталей сильноточными импульсными электронными пучками. /В.А. Шулов, А.Г. Пайкин, А.Б. Белов// Физика и химия обработки материалов. - 2005. - №2 2. - С. 6170.

67. Каблов, Е.Н. Перспективы применения в авиадвигателестроении ионной технологии. /Е.Н. Каблов, С.А. Мубояджян, А.М. Сулима// Авиационная промышленность. - 1992. - № 9. - С. 9-12.

68. Ягодкин Ю.Д. Влияние ионного легирования на жаростойкость сплавов на основе никеля и титана. /Ю.Д. Ягодкин, А.М. Сулима, В.А. Шулов// Металловедение и термическая обработка металлов. - 1989. - № 10. - С. 38-43.

69. Ягодкин Ю.Д. Влияние ионной имплантации иттербием на жаростойкость никеля. /Ю.Д. Ягодкин, А.А. Дальский, О.А. Шадрин// Материаловедение и термическая обработка металлов. - 1992. - № 4. - С. 15-17.

70. Goode, P.D. The influence of ion implantion on the oxidation of nickel. / P.D. Goode// Inst. Phys. Conf. - 1976. - Ser.28. - P. 154-159.

71. Jedlinski, J. The influence of implanted yttrium on the oxidation behavior of B-NiAl. /J. Jedlinski, S. Mrowec// Mater. Sci. and Eng. - 1987. - V.87. - P. 281.

72. Гусева, М.И. Ионная имплантация и неполупроводниковые материалы. /М.И. Гусева// Итоги науки и техники. - 1989. - Т.5. - С. 5-49.

73. Владимиров, Б.Г. Ионное легирование деталей машин. /Б.Г. Владимиров, М.И. Гусева. - М.: МДНТИ, 1984. - 480 с.

74. Поут, Дж. М. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Поута Дж.М., Фоти Г., Джекобсона Д.К. - М.: Машиностроение, 1987. - 327 с.

75. Одинцов, Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. /Л.Г. Одинцов. - М.: Машиностроение, 1987. - 386 с.

76. Степанова, Т.Ю. Технологии поверхностного упрочнения деталей машин: учеб. Пособие /Т.Ю. Степанова. - Иваново, Иван. гос. хим.-технол. ун-т., 2009. - 64 с.

77. Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология материалов: учебник для вузов/ Г.П. Фетисов. - М.: Высш. шк., 2000. - 638 с.

78. Смыслов, А.М. Комбинированные технологии на базе ионно-имплантационного модифицирования поверхности, обеспечивающие повышение ресурса и надежности лопаток компрессора и турбины ГТД: Автореф. дисс. докт. техн. наук: 05.07.05 /Анатолий Михайлович Смыслов. - Уфа: УГАТУ. - 1993. - 40 с.

79. Смыслов, А.М. Исследование влияния параметров комплексной ионно-плазменной обработки на физико-химические и эксплуатационные свойства упрочняемых титановых сплавов. /А.М. Смыслов, М.К. Смыслова// В сб. трудов Всеросс. конф. «Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов». - Уфа: ГУП НКТБ «Искра». - 2001. - С. 241-243.

80. Заболотный, В.Е. Влияние ионной имплантации на циклическую прочность лопаток для двигателя. /В.Е. Заболотный, В.П. Квядарас, В.А. Махлин// Физика и химия обработки материалов. - 1985. - № 5. - С. 138-140.

81. Васильева, Е.В. Структура и свойства стали 12Х2Н4А-Ш, имплантированной ионами азота и углерода. /Е.В. Васильева, С.М. Савичева, О.Ю. Усанова// Металловедение и термическая обработка материалов. - 1988. - № 10. -С. 43-45.

82. Комаров, Ф.Ф. Ионная имплантация и металлы. /Ф.Ф. Комаров. - М.: Металлургия, 1990. - 216 с.

83. Смыслов, А.М. Повышение эксплуатационных свойств лопаток компрессора из титановых сплавов ионным модифицированием поверхности на установке «Вита». /А.М. Смыслов, М.И. Гусева, М.К. Новикова// Авиационная промышленность. - 1992. - № 5. - С. 18-20.

84. Диденко, А.Н. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. /А.Н. Диденко, А.Е. Лигачев, И.Б. Куракин. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 184 с.

85. Лебедева, А.А. Об анализе и корректировке электролитов плазменного электрохимического полирования изделий из титана и его сплавов. А.А. Лебедева// Материалы межвузовской научно-технической конференции. 4.III. - Спб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. - 2005. - С.181-182

86. Таминдаров, Д.Р. Особенности способа электролитно-плазменной подготовки поверхности перед напылением. /Д.Р. Таминдаров, А.В. Рева, К.Н. Рамазанов// Сборник трудов конференции «Ремонт». - 2006. - С. 84-89.

87. Куликов, И.С. Электролитно-плазменная обработка материалов. / И.С. Куликов, С.В. Ващенко, А.Я. Каменев. - Минск. Белорусская наука, 2010. - 232 с.

88. Дураджи, В.Н. Нагрев в электролите. /В.Н. Дураджи, А.Г Парсаданян. - Кишинев: Штинца, 1988. - 216 с.

89. Паренов, Е.В. Распределение электрического потенциала и плотности тока в элетролизере при электролитно-плазменной обработке. /Е.В. Паренов, С.А. Горбатков, Р.Р. Невьянцева// Проблемы машиностроения, процессов управления и инновационные технологии в промышленности в Республике Башкортостан. Сборник научных трудов. - Уфа: Диалог. 2011. - С. 147-157.

90. Куликов, И.С. Особенности электро-импульсного полирования металлов в электролитной плазме. /И.С. Куликов, С.В. Ващенко, В.И. Василевский // ВЕСЦ1 АНБ сер. Физ-техн. наук. - 1995. - №4. - С. 93-98.

91. Лазаренко, Б.Р. О структуре и сопротивлении приэлектродной зоны при нагреве металлов в электролитной плазме. /Б.Р. Лазаренко, В.Н. Дураджи, И.В. Брянцев// Электронная обработка материалов. - 1980. - №2. - С. 50-55.

92. Патент РФ № 2 585 599 С1. Способ защиты лопаток турбомашин из легированных сталей от эрозии и солевой коррозии. /Смыслов А.М., Дыбленко Ю.М., Мингажев А.Р., Таминдаров Д.Р., Бекличеев П.В., Смыслова М.К., Гордеев В.Ю., Григорьев А.В., Юрченко Д.Н., Скворцов Е.В., Живушкин А.А.//

93. Патент РФ № 2 585 580 С1. Способ защиты от эрозии и солевой коррозии лопаток турбомашин из легированных сталей. /Смыслов А.М., Дыбленко

Ю.М., Мингажев A.Д, Таминдаров Д.Р., Бекличеев П.В., Смыслова M.K., Гордеев

B.Ю., Григорьев A.В., Юрченко Д.П, Скворцов E.В., Живушкин A.A.//

94. Владимиров, Б.Г. Радиационно-стимулированная диффузия в металах при ионной имплантации. /Б.Г. Владимиров, М.И. Гусева, С.М. Иванов// Поверхность. Физика, химия, механика. - 1983. - №8. - С.123-128.

95. Заболотный, В^. Влияние ионной имплантации на циклическую прочность лопаток для двигателя. /ß.E. Заболотный, В.П. ^ядарас, ВА. Махлин// Физика и химия обработки материалов. - 1985. - №5. - С.138-140.

96. Владимиров, Б.Г. Влияние ионной имплантации редкоземельных металлов на износостойкость /Б.Г. Владимиров, М.И. Гусева, T.H. Попова // Труды ЦИИИМФ. - 1981. - №39. - С.72-79.

97. Сулима, A.M. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. /A.M. Сулима, ВА. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. - М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

98. Омаров, Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. /Ф.Ф. Омаров. - М.: «Металлургия», 1990. - 216 с.

99. Пирко, Т. Ионная имплантация. /Т. Пирко, П. Пирси// В мире науки. -1985. - №5. - С.50-58.

100. Хирвонен, Д. Ионная имплантация. /Д. Хирвонен. - М.; «Металлургия», 1985. - 391с.

101. Гусева, М.И. Дислокационная структура поверхностного слоя после ионной имплантации редкоземельными ионами. /М.И. Гусева// Поверхность. Физика, химия, механика. - 1982, - №4, - С.27-39.

102. Рисел, Х. Ионная имплантация. /Х. Рисел, И. Руге. - М.: Мир, 1983. -

360 с.

103. Белый, A^. Ионно- лучевое легирование и фрикционные свойства металлов и сплавов. А.В. Белый, CK. Ших// Трение и износ. - 1987, - Т.8. - №2. -

C. 47-53.

104. Burakowski, T. Ion implantation in metals. Prace Institutu Lotwictwa, Warszawa. /T Burakowski. USA, 1990. - 50 p.

105. Коломыцев, П.Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. /П.Т. Коломыцев. - М., Металлургия, 1991. - 239 с.

106. Симонов, В.В. Ионное легирование деталей машин. /В.В. Симонов, А.В Симонов. - М.: МДНТП, 1984. - 58 с.

107. Нолфи, Ф.В. Фазовые превращения при облучении. /Ф.В. Нолфи. -Челябинск: «Металлургия», 1989. - 312 с.

108. Жуков, В.П. Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц. /В.П. Жуков, А.А. Болдин// Материалы конференции. -Томск. - 1988. - С.95-96.

109. Диденко, А.И. Эффект дальнодействия при ионной имплантации поверхности металлов. /А.И. Диденко, Э.В. Козлов, Ю.П. Шаркеев// Поверхность. - 1989. - №3. - С.120-126

110. Шаркеев, Ю.П. Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов. /Ю.П. Шаркеев, Г.В. Пушкарева, А.И. Рябчиков, Э.В. Козлов// Тезисы докладов IV Всесоюзного семинара. - Свердловск. - 1987. - С.62-67.

111. Шаркеев, Ю.П. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации. /Ю.П. Шаркеев, С.Н. Колупаева, Н.В. Гирсова// Металлы. - 1998. -No 1. - С. 109-115.

112. Гусева, М.И. Эффект дальнодействия при имплантации ионов N+, В+ и С+ в титановый сплав. /М.И. Гусева, А.М. Смыслов// Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2000. - No 6.- С. 6871.

113. Настека, В.В. Концепция реинжиниринга деталей ГТУ в условиях импортозамещения. /В.В. Настека, А.А. Филатов, Н.К. Криони, А.М. Смыслов// Вестник УГАТУ. - 2016. - Т. 20, - No 2(72). - С.50-54.

114. Настека, В.В. Роль и возможности импортозамещения в развитии отечественного турбомашиностроения. /В.В. Настека, В.В. Вавилов, В.П. Голуб// Газовая промышленность. - 2017. - № S2 (754). - С. 10-16.

115. Настека, В.В. Влияние комплексного электролитноплазменного и ионно-имплантационного модифицирования на эксплуатационные свойства

жаропрочного никелевого сплава ЧС88У-ВИ. /В.В. Настека, И.П. Семенова, В.П. Голуб// Газовая промышленность. - 2018. - № 7 (771). - С. 88-94.

116. Настека, В.В. Электролитно-плазменная обработка жаропрочного никелевого сплава ЧС88У ВИ при ионно-имплантационном модифицировании поверхностного слоя. /В.В. Настека, И.П. Семенова, И.Р. Кузеев// Нефтегазовое дело. - 2018. - Том 16. - №5. -С. 115-123.