Investigation of structural-phase transformations in a foundry structural alloy based on Ni3Al intermetallic compound after high-temperature exposures and during the operation of the alloy as a nozzle blade

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents studies of structural and phase transformations in intermetallic compositions based on the Ni3Al compound depending on alloying and high-temperature treatments, carried out in the process of creating a cast structural alloy for operation in the temperature range of 900–1200°C. Experimentally, when testing the developed intermetallic alloy as nozzle blades of the 1st stage of a high-pressure turbine, it was confirmed that the alloy is thermally stable at temperatures up to 1200°C. 

About the authors

O. A. Bazyleva

National Research Center 'Kurchatov Institute' – VIAM

Author for correspondence.
Email: lab3@viam.ru
Cand Sc. (Eng) 17 Radio St, 105005, Moscow

E. G. Arginbaeva

National Research Center 'Kurchatov Institute' – VIAM

Email: lab3@viam.ru
Cand Sc. (Eng) 17 Radio St, 105005, Moscow

E. B. Chabina

National Research Center 'Kurchatov Institute' – VIAM

Email: lab3@viam.ru
Cand Sc. (Eng) 17 Radio St, 105005, Moscow

A. N. Raevskikh

National Research Center 'Kurchatov Institute' – VIAM

Email: lab3@viam.ru
Cand Sc. (Eng) 17 Radio St, 105005, Moscow

References

  1. Logunov, A.V., Shmotin , Y.N., Sovremennye zharoprochnye nikelevye splavy dlya diskov gazovykh turbin (materialy i tekhnologii) [Modern heat-resistant nickel alloys for gas turbine discs (materials and technologies)], Moscow: Nauka i tekhnologii, 2013.
  2. Kab lov, E.N., Materialy novogo pokoleniya - osnova innovatsy, tekhnologicheskogo liderstva i natsionalnoi bezopasnosti Rossii [New generation materials, the basis of innovation, technological leadership and national security of Russia], Intellekt i tekhnologii, 2016, No 2 (14), pp. 16-21.
  3. Kablov, E.N., Ospennikova , O.G., Svetlov, I.L., Vysokoeffektivnoe okhlazhdenie lopatok goryachego trakta GTD [Highly efficient cooling of the blades of the hot parts of the gas turbine engine], Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 2017, No 2 (47), pp. 3-14. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2017-0-2-3-14.
  4. Trofimenko, N.N., Efimochkin , I.Y., Bolshakova , A.N., Problemy sozdaniya i perspektivy ispolzovaniya zharoprochnykh vysokoentropiinykh splavov [Problems of creation and prospects for the use of heat-resistant high-entropy alloys], Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 2018, No 2, pp. 3-8. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2018-0-2-3-8.
  5. Kablov, E.N., VIAM: materialy novogo pokoleniya dlya PD-14 [VIAM: new generation materials for PD-14], Krylya Rodiny, 2019, No 7-8, pp. 54-58.
  6. Kablov, E.N., Bakradze, M.M., Gromov, V.I., Voznesenskaya , N.M., Yakusheva , N.A., Novye vysokoprochnye konstruktsionnye i korrozionnstoikie stali dlya aerokosmicheskoj tekhniki razrabotki FGUP VIAM [New high-strength structural and corrosion-resistant steels for aerospace engineering developed by FSUE VIAM]: review, Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 2020, No 1, pp. 3-11. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11.
  7. Nochovnaya , N.A., Bazyleva , O.A., Kablov, D.E., Panin, P.V., Intermetallidnye splavy na osnove titana i nikelya [Intermetallic alloys based on titanium and nickel], Moscow: VIAM, 2018.
  8. Stepanova , N.N., Rinkevich , A.B., Mitrokhin , Y.S., Fizicheskie svoistva Ni3Al, legirovannogo tretyim elementom: eksperiment i modelirovanie [Physical properties of Ni3Al doped with the third element: experiment and simulation], Ekaterinburg: UrO RAN, 2010.
  9. Sidorov, V.V., Min , P.G., Kablov, D.E., Vadeev, V.E., Goryunov, A.V., Metallurgicheskie osnovy obespecheniya vysokogo kachestva zharoprochnykh nikelevykh splavov pri plavke v vakuume [Metallurgical fundamentals of ensuring high quality of heat-resistant nickel alloys during melting in vacuum], Proceedings of scientific conference “Fundamentalnye i prikladnye issledovaniya v oblasti sozdaniya liteinykh zharoprochnykh i intermetallidnykh splavov i vysokoeffektivnykh tekhnology izgotovleniya detalei GTD”, Moscow: VIAM, 2017, pp.288-308.
  10. Sidorov, V.V., Goryunov, A.V., Kosenkov, O.M., Osnovnye polozheniya metallurgii liteinykh zharoprochnykh splavov [The main concepts of metallurgy of foundry heat-resistant alloys], Liteinoe proizvodstvo, 2018, No 6, pp. 6-11.
  11. Fomin , A.A., Tekhnologicheskie osobennosti tochnogo litya detalei GTD iz intermetallidnykh splavov [Technological features of precision casting of GTD parts from intermetallic alloys], Liteinoe proizvodstvo, 2009, No 12, pp. 23-24.
  12. Bazyleva, O.A., Turenko, E.Y., Rassokhina, L.I., Bityutskaya, O.N., et al., Litye bloki soplovogo apparata 2-j stupeni TVD iz intermetallidnogo splava VKNA-4-VI [Cast blocks of the nozzle unit of the 2nd stage of the TVD made of intermetallic alloy VKNA-4-VI], Liteinoe proizvodstvo, 2014, No 10, pp. 7-12.
  13. Povarova , K.B., Bondarenko, Y.A., Drozdov, A.A., Bazyleva , O.A. et al., Vliyanie napravlennoi kristallizatsii na strukturu i svoistva monokristallov splava na osnove Ni3Al, legirovannogo Cr, Mo, W, Ti, Co, Re i RZM [The effect of directed crystallization on the structure and properties of Ni3Al-based alloy single crystals doped with Cr, Mo, W, Ti, Co, Re and RZM], Metally, 2015, No 1, pp. 50-58.
  14. Visik , E.M., Rassokhina, L.I., Echin , A.B., Gamazina , M.V., O nekotorykh aspektakh povysheniya kachestva litykh turbinnykh lopatok GTD iz zharoprochnykh nikelevykh splavov [On some aspects of improving the quality of cast turbine blades made of heat-resistant nickel alloys], Voprosy Materialovedeniya, 2021, V. 108, No 4, pp. 82-98.
  15. Bazyleva , O.A., Bondarenko, Y.A., Morozova , G.I., Timofeeva , O.B., Struktura, khimichesky i fazovy sostavy intermetallidnogo splava VKNA-1V posle vysokotemperaturnykh termicheskikh obrabotok i tekhnologicheskikh nagrevov [Structure, chemical and phase compositions of the VKNA-1B intermetallic alloy after high-temperature thermal treatments and technological heating], Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 2014, No 5 (707), pp. 3-6.
  16. Lashko, N.F., Zaslavskaya , L.V., Kozlova , M.N., Morozova , G.I., et al., Fizikokhimichesky fazovy analiz stalei i splavov [Physico-chemical phase analysis of steels and alloys], Moscow: Metallurgiya, 1978.
  17. Morozova , G.I., Znachenie metoda fiziko-khimicheskogo fazovogo analiza v razvitii aviatsionnogo metallovedeniya i sozdanii zharoprochnykh nikelevykh splavov (k 125-letiyu so dnya rozhdeniya N.I. Blok) [The significance of the method of physico-chemical phase analysis in the development of aviation metallurgy and the creation of heat-resistant nickel alloys (to the 125th anniversary of the birth of N.I. Blok)], Trudy VIAM, 2016, No 1 (37), pp. 50-55. Art. 01. URL: http://www.viam-works.ru (reference date 28/01/2022). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-1-50-55.
  18. Morozova , G.I., Kompensatsiya disbalansa legirovaniya zharoprochnykh nikelevykh splavov [Compensation of the imbalance of alloying of heat-resistant nickel alloys], MiTOM, 2012, No 12, pp. 52-58.
  19. Splav na osnove nikelya: pat. SU No 1607422, prioritet izobreteniya [Nickel-based alloy: pat. SU № 1607422], 11.04.1989, zaregistrirovano v Gosudarstvennom reestre izobretenij SSSR 10.01.1993, FOV 1.
  20. Splav na osnove intermetallida Ni3Al i izdelie, vypolnennoe iz nego [Ni3Al intermetallic alloy and a product made of it], pat. 2304179 RF, № 2006115471; Appl. 05.05.2006; Publ. 10.08.2007, Bul. No 22.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».