Тема: ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН В МОНОКРИСТАЛЛАХ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ

Разработка материалов на основе металлических монокристаллов даёт большие возможности не только для повышения эксплуатационных параметров изделий, работающих в экстремальных условиях, но и так же позволяет существенно увеличить температурно-временную стабильность и
долговечность работы. Эффект анизотропии у монокристаллов даёт дополнительные возможности для управления свойствами наряду с легированием, термомеханической обработкой и различного рода внешними воздействиями.
Обычный способ создания таких материалов путем оптимизации традиционного легирующего комплекса, включающего вольфрам, молибден, хром, кобальт, гафний, титан, ниобий и др., в настоящее время себя полностью исчерпал. Поэтому современная тенденция развития литейных жаропрочных никелевых сплавов заключается в использовании дефицитных элементов VII и VIII групп Периодической системы Д.И. Менделеева - таких как рений и рутений.
Совместимые легирующие и синергетические эффекты влияют на характеристики монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. В результате повышается их высокотемпературная длительная прочность и температурная работоспособность. Применение в двигателях
высокотемпературных никелевых сплавов, обеспечивает повышение температуры на 50-60 ° С рабочей температуры монокристаллических лопаток из этих сплавов.
Фундаментальное преимущество монокристаллических лопаток по сравнению с обычными поликристаллическими заключается в том, что они обладают высокой стойкостью к высокотемпературной ползучести, благодаря
отсутствию в сплаве границ зерен. Это объясняется тем, что их структура была сформирована ветвями одного дендрита, развившегося от
монокристаллической затравки.
Этот дендрит пронизывает весь монокристалл с набором ветвей первого и второго порядков. Оси первого порядка дендрита растут вдоль направленного теплового потока, для направленной кристаллизации и совпадает с продольной осью монокристаллической лопатки.
Выбор литого жаропрочного монокристаллического никелевого сплава ВЖМ8 в качестве объекта исследования обусловлен перспективой его использования для монокристаллических турбинных лопаток в двигателях следующего поколения.
Из-за значительной анизотропии физико-механических свойств монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов следует, что характеристики прочности при растяжение будут зависеть от кристаллографической ориентации. Следовательно, данные о температурно-ориентационной зависимости упругих и прочностных свойств этих сплавов, таких как модуль Юнга, коэффициент Пуассона, предел текучести и прочность, необходимы для расчета структурной прочности монокристаллических лопаток и расчета ресурса газотурбинных двигателей.
В разных направлениях осей симметрии монокристалла существуют разные значения модулей упругости Юнга, коэффициентов Пуассона, пределов текучести и прочности. Задача состоит в том, чтобы исследовать процессы деформации не в направлении кристаллографических осей, а в определенных направлениях, в которых сплав характеризуется, в частности, отрицательными коэффициентами Пуассона.
Результаты работы были доложены на Всероссийской молодежной научной конференции «Все грани математики и механики» (24-28 апр. 2018 г.),
Всероссийской конференции по математике и механике, посвященной 140- летию Томского государственного университета и 70-летию механикоматематического факультета (Томск, 2-4 октября 2018 г. ), XXXIV Международной конференции "Взаимодействие интенсивных потоков энергии с веществом", 1-6 марта 2019 г., Эльбрус, Кабардино-Балкария.

Купить

В монокристаллическом сплаве, характеризующемся кубической симметрией упругих свойств, все параметры напряженного состояния деформируемого тела определяются направлением нагружения относительно осей симметрии монокристалла.
В случае ударного нагружения цилиндра из монокристаллического сплава ВЖМ8 вдоль направления [011], в перпендикулярных направлениях процессы упругой деформации демонстрируют существенное отличие, которое определяется ауксетичностью сплава.

Купить