Прошёл испытания новый материал для изготовления авиадвигателей
Применение нового материала позволяет почти на 200 град. Цельсия повысить рабочие температуры тигля для осуществления процесса высокоградиентной направленной кристаллизации, что улучшает рабочие свойства и эксплуатационные характеристики литых рабочих лопаток турбины, а также увеличивает ресурс авиадвигателей в целом.
«Основными направлениями совершенствования рабочих характеристик авиационных ГТД нового поколения являются повышение тяги и снижение массы, — объяснил заместитель генерального директора — управляющий директор НПЦ газотурбостроения „Салют“ Виталий Клочков. — Новые требования к эффективности двигателя ставят перед нами важные задачи, в том числе по применению новых материалов, максимально соответствующих условиям эксплуатации двигателей».По словам заместителя главного металлурга «Салюта» Валерия Михайлова, совершенствование лопаток турбин с применением в процессе изготовления никелевых жаропрочных сплавов практически достигло своего предела.
«В то же время высокие температуры плавления и реакционная способность ряда композитных сплавов приводят к их взаимодействию с большинством огнеупорных материалов. Возможность применения для этих целей традиционных керамических материалов практически полностью исчерпана или, в лучшем случае, значительно ограничена. Для надежного осуществления процесса высокоградиентной направленной кристаллизации требуется повысить рабочие температуры тигля и керамической формы до 1800 ºС, что почти на 200 ºС выше, чем в промышленной технологии», — рассказал Валерий Михайлов.
По его словам, обеспечение таких температур требует использования только безкремнеземистого связующего и тугоплавких огнеупорных материалов (оксидов иттрия, циркония, алюминия). Такое новое безкремнеземистое связующее было разработано в Государственном научно-исследовательском институте химии и технологии элементоорганических соединений на основе алюминий-органических соединений — алюмокс, а технологию изготовления на его основе литейных форм по выплавляемым моделям разработали специалисты кафедры «Технологии и системы автоматизированного проектирования металлургических процессов» МАИ. Первые опытные партии изготовленных форм были апробированы в совместной работе МАИ и «Салюта». Полученные результаты показали, что алюмокс обеспечивает высокую огнеупорность и химическую инертность формы к заливаемым жаропрочным сплавам при температурах до 1800 ºС.
Исследования рабочих лопаток турбины высокого давления турбореактивного двигателя АИ-222-25 показали, что при использовании даже комбинированной формы с двумя защитными слоями на связующем алюмокс глубина взаимодействия между металлом отливки и формой примерно в семь раз меньше, чем на лопатках, изготовленных по серийной технологии, и не превышает 5 мкм.
«Таким образом, применение керамических форм с алюмоксом позволит значительно повысить качество литья и, соответственно, рабочие свойства лопаток, влияющие на эксплуатационные характеристики и ресурс ГТД, — подытожил Валерий Михайлов. — Важно и то, что новая технология изготовления оболочковой формы, разработанная в МАИ, полностью вписывается в традиционную технологию, практически без изменения аппаратурного обеспечения».
Фото: Антон Тушин
