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

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Superplastic deformation of ultrafine-grained semifinished products is used in production of turbine engine disks from heat-resistant superalloys based on nickel, iron, and titanium. This technology is based on gatorizing, which is implemented using powerful horizontal hydraulic presses for the manufacture of ultrafine-grained bars and vacuum-forming complexes for the manufacture of discs from bars in an oxidizing-free atmosphere. This article discusses the theoretical and practical prerequisites for the development of an effective deformation for obtaining an ultrafine-grained structure in superalloys. The technological advantages of using combined methods are shown, combining shear and rotational strain components for the formation of an ultrafine-grained structure in large-sized billets. Using the example of upsetting (or tension) with torsion, the stress–strain state of the material and the energy–power parameters of deformation, as well as the design and technological features of the equipment ensuring the refinement of the bars and disks structure, are determined.

About the authors

F. Z. Utyashev

Institute for Problems of Metal Superplasticity, Russian Academy of Sciences, 450001, Ufa, Russia

Email: labutps@yandex.ru
Россия, Уфа

R. Yu. Sukhorukov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia

Email: labutps@yandex.ru
Россия, Москва

A. K. Galimov

Ufa State Aviation Technical University, 45008, Ufa, Russia

Email: labutps@yandex.ru
Россия, Уфа

L. V. Gavrilina

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: griboedova04@mail.ru
Россия, Москва

References

  1. Athey R.L., Moore J.B. Progress Report on the GatorisingTM Forging Process // National Aerospase Engineering and Manufacturing meeting. Los Angeles. 1975. P. 1.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Valiev R.Z., Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Bulk Nanosructured Materials: Fundamentals and Applications. John Wiley & Sons, Inc., 2013. 456 p.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. Hughes D.A., Hansen N. Microstructure and strength of nickel at large strains // Acta Materialia. 2000. V. 48. № 11. P. 2985.
  18. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (26KB)
3.

Download (44KB)
4.

Download (26KB)

Copyright (c) 2023 Ф.З. Утяшев, Р.Ю. Сухоруков, А.К. Галимов, Л.В. Гаврилина

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».