Лаборатория физикохимии баротермических процессов (№30)

Основные достижения
Разработаны физико-химические основы баротермического воздействия на жаропрочные никелевые сплавы на основе изучения фазовых равновесий при высоких давлениях и температурах в сложных многокомпонентных металлических системах. Созданная баротермическая технология внедрена в производство литых турбинных лопаток горячего тракта стационарных газотурбинных установок газоперекачивающих станций. В результате длительной эксплуатации литые рабочие лопатки I ступени в 14 раз превосходит данные для литых изделий, изготовленных по обычной технологии.
Методом термографии исследованы фазовые равновесия в промышленном литом алюминиевом сплаве в диапазоне давлений 10-150 МПа и температур до 960 К. Установлено, что температура ликвидуса незначительно возрастает при повышении давления, а температура солидуса скачкообразно увеличивается при 60 МПа. Предложены Р-Т диаграмма состояния сплава и эвтектическая модель хода барических зависимостей температур солидуса и ликвидуса.
Исследованы фазовые равновесия в доэвтектическом силумине Al–7%Si–0,5%Mg в диапазоне давлений 5-131 МПа и температур до 960 К. Установлено, что барические зависимости температур ликвидуса при нагреве, солидуса и ликвидуса при охлаждении обладают минимумом значений при 5 МПа. Температура солидуса при нагреве резко возрастает при повышении давления от 5 до 53 МПа, и становится практически неизменной при давлении 53 МПа. Предложена Р-Т диаграмма состояния сплава.
Показано, что двойной экзотермический пик перехода эвтектического никелевого сплава из аморфного состояния в кристаллическое трансформируется в одинарный, с некоторым смещением в область более высоких температур, что связывается с изменением мольного объема материала при фазовом превращении.
Исследованы особенности поведения карбидной фазовой составляющей никелевого сплава в условиях баротермической обработки при постоянных давлении, времени, и возрастании температуры изобарно-изотермической экспозиции. Установлен химический состав карбидов в исходном сплаве, и изменение их состава с увеличением температуры изобарно-изотермической экспозиции. Предложена модель образования нанокарбидов.
Проведено баротермографическое исследование фазовых превращений в никелевых сплавах-припоях СТЕМЕТ 1301А и 1311 в диапазоне температур до 1100 0С и давлений до 123 МПа. Установлено, что переход из аморфного состояния в кристаллическое при давлении ~85 МПа в сплаве СТЕМЕТ 1301А начинается на 19 С ниже, чем при атмосферном давлении, а сплав СТЕМЕТ 1311А начинает кристаллизоваться при повышенной на 15 С температуре. Температура солидуса при 120 МПа незначительно понижается в сплаве СТЕМЕТ 1301А, и несколько повышается в сплаве СТЕМЕТ 1311А, что связывается с увеличением (СТЕМЕТ 1301А) и уменьшением (СТЕМЕТ 1311А) плотности материалов при плавлении. Интервал плавления при 115 МПа сплава СТЕМЕТ 1301А увеличивается на 30 С, и интервал плавления сплава СТЕМЕТ 1311А остается без изменений. Затвердевание сплавов при 115 МПа в обоих случаях происходит в увеличенном температурном интервале, на 32 С для сплава СТМЕТ 1301А и на 30 С для сплава СТЕМЕТ 1311А.
Проведен синхротронный рентгеноструктурный анализ баротермически обработанного при различных температурах никелевого сплава с использованием в качестве источника магнитотормозного синхротронного излучения повышенной мощности. Установлено наличие в сплаве двух видов ?’-фаз и двух видов ?-твердых растворов, с их вероятной локализацией в осях дендритов и в междендритных пространствах. Усредненные параметры несоответствия кристаллических решеток ?’-фаз и ?-твердых растворов изменяются с температурой баротермической обработки при постоянных давлении и времени экспозиции, что оказывает существенное влияние на жаропрочностные характеристики сплава.
Проведен комплекс физико-химических исследований по изучению фазовых равновесий при высоких давлениях и температурах для 4-х составов бинарной системы Al-Ni, в частности, для составов с содержанием никеля 1; 2,7; 10 и 15 ат.%. Методом дифференциального баротермического анализа установлено барическое смещение характеристических температур сплавов.

Состав лаборатории
Заведующий лабораторией
д.х.н. ПАДАЛКО Анатолий тел. (499) 430-00-11
3

«« »»