Combination of Shear and Rotational Deformations As an Effective Solution for Obtaining Ultrafine-Grained Semifinished Products from Superalloys

F. Z. Utyashev; Утяшев Ф. З.; R. Yu. Sukhorukov; Сухоруков Р. Ю.; A. K. Galimov; Галимов А. К.; L. V.  Gavrilina; Гаврилина Л. В.

doi:10.31857/S0235711923010133

Комбинация сдвиговой и ротационной деформаций – эффективный процесс получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов из жаропрочных сплавов

Авторы: Утяшев Ф.З.¹, Сухоруков Р.Ю.², Галимов А.К.³, Гаврилина Л.В.²
Учреждения:
1. Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
2. Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
3. Уфимский государственный авиационный технический университет
Выпуск: № 1 (2023)
Страницы: 75-85
Раздел: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
URL: https://journal-vniispk.ru/0235-7119/article/view/137566
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235711923010133
EDN: https://elibrary.ru/ASRWIS
ID: 137566

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

При изготовлении дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных суперсплавов на основе никеля, железа и титана используют сверхпластическую деформацию ультрамелкозернистых полуфабрикатов. Эта технология основана на “гаторайзинг-процессе”, которую реализуют, используя мощные горизонтальные гидропресса для изготовления ультрамелкозернистых прутков и вакуумно-штамповочные комплексы для изготовления из прутков дисков в безокислительной атмосфере. В настоящей статье рассматриваются теоретические и практические предпосылки разработки эффективного деформационного процесса получения ультрамелкозернистой структуры в жаропрочных сплавах. Показаны технологические преимущества использования комбинированных методов, сочетающие сдвиговую и ротационную компоненты деформации для формирования ультрамелкозернистой структуры в крупногабаритных заготовках. На примере осадки (или растяжения) с кручением определено напряженно-деформированное состояние материала и энергосиловые параметры деформирования, а также конструкционно-технологические особенности оснастки, обеспечивающие измельчение структуры в прутках и дисках.

Ключевые слова

немонотонное деформирование, сверхпластичность, осадка или растяжение с кручением, тензор скорости деформации, сдвиговая и ротационная составляющие деформации, напряжение трения, осевая сила

Список литературы

Athey R.L., Moore J.B. Progress Report on the GatorisingTM Forging Process // National Aerospase Engineering and Manufacturing meeting. Los Angeles. 1975. P. 1.
Kaibyshev O.A., Utyashev F.Z. Superplasticity: Microstructural Refinement and Superplastic Roll Forming, Futurepast: Inc., Arlington, Virginia USA, ISTC Science & technology Series. 2005. V. 3. 386 p.
Tan L., Li Y., Liu F. et al. Superplastic behavior of a powder metallurgy superalloy during isothermal compression // J. of Materials Science & Technology, 2019. V. 35. № 11. P. 2591.
Смирнов О.М. и др. Влияние комбинированного нагружения на параметры штамповки плоских дисков в состоянии сверхпластичности // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 1997. № 1. С. 7.
Pandey K.K., Levitas V.I. In situ quantitative study of plastic strain-induced phase transformations under high pressure: Example for ultra-pure Zr // Acta Materialia. 2020. V. 196. P. 338.
Utyashev F.Z., Valiev R.Z., Raab G.I., Galimov A.K. Strain Accumulated during Equal-Channel Angular Pressing and Its Components // Russian Metallurgy (Metally). 2019. № 4. P. 281.
Shuitcev A., Gunderov D.V., Sun B. et al. Nanostructured Ti29.7Ni50.3Hf20 high temperature shape memory alloy processed by high-pressure torsion // J. Materials Science and Technology. 2020. V. 52. № 7–8. P. 218.
Korznikova G., Kabirov R., Nazarov K. et al. Influence of constrained high-pressure torsion on microstructure and mechanical properties of an aluminum-based metal matrix composite // J. of the Minerals Metals & Materials Society (JOM). 2020. V. 72. № 8. P. 2898.
Valiev R.Z., Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Bulk Nanosructured Materials: Fundamentals and Applications. John Wiley & Sons, Inc., 2013. 456 p.
Kawasaki M., Han J.K., Jung S.H. et al. Mechanical bonding of aluminum hybrid alloy systems through high-pressure torsion // Advanced Engineering Materials. 2020. V. 22. № 1. P. 1900483.
Horita Z., Tang Y., Masuda T. et al. Severe plastic deformation under high pressure: Upsizing sample dimensions // Materials Transactions. 2020. V. 61. Iss. 7. P. 1177.
Lv Sh., Jia Ch., He X. et al. Superplastic Deformation and Dynamic Recrystallization of a Novel Disc Superalloy GH4151 // Materials. 2019. V. 12. Iss. 22. P. 3667.
Asghari-Rad P., Sathiyamoorthi P., Nguyen N.T.-C. et al. Fine-tuning of mechanical properties in V10Cr15Mn5Fe35Co10Ni25 high-entropy alloy through high-pressure torsion and annealing // Materials Science and Engineering A. 2020. V. 771. P. 138604.
Утяшев Ф.З., Сухоруков Р.Ю., Валитов В.А. Теоретические основы использования интенсивной пластической деформации для формирования ультрамелкозернистой структуры в суперсплавах // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2021. № 3. С. 72.
Еникеев Ф.У., Рыжков В.Г., Утяшев Ф.З. Аналитическое исследование энергосиловых параметров осадки с кручением цилиндрических заготовок из вязкопластического материала // Проблемы прочности. 1994. № 6. С. 68.
Утяшев Ф.З., Сухоруков Р.Ю. Механика интенсивной пластической деформации в процессах измельчения зерен в суперсплавах // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2022. Т. 504. С. 66.
Hughes D.A., Hansen N. Microstructure and strength of nickel at large strains // Acta Materialia. 2000. V. 48. № 11. P. 2985.
Афонин В.Л. и др. Исследования и разработка инновационных технологических процессов и интеллектуальных систем управления для изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД). М.: ИМАШ РАН, 2019. 137 с.