Комбинация сдвиговой и ротационной деформаций – эффективный процесс получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов из жаропрочных сплавов

Утяшев Ф. З.; Сухоруков Р. Ю.; Галимов А. К.; Гаврилина Л. В.

doi:10.31857/S0235711923010133

Комбинация сдвиговой и ротационной деформаций – эффективный процесс получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов из жаропрочных сплавов

Authors: Утяшев Ф.¹, Сухоруков Р.², Галимов А.³, Гаврилина Л.²
Affiliations:
1. Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
2. Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
3. Уфимский государственный авиационный технический университет
Issue: No 1 (2023)
Pages: 75-85
Section: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
URL: https://journals.rcsi.science/0235-7119/article/view/137566
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235711923010133
EDN: https://elibrary.ru/ASRWIS
ID: 137566

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

При изготовлении дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных суперсплавов на основе никеля, железа и титана используют сверхпластическую деформацию ультрамелкозернистых полуфабрикатов. Эта технология основана на “гаторайзинг-процессе”, которую реализуют, используя мощные горизонтальные гидропресса для изготовления ультрамелкозернистых прутков и вакуумно-штамповочные комплексы для изготовления из прутков дисков в безокислительной атмосфере. В настоящей статье рассматриваются теоретические и практические предпосылки разработки эффективного деформационного процесса получения ультрамелкозернистой структуры в жаропрочных сплавах. Показаны технологические преимущества использования комбинированных методов, сочетающие сдвиговую и ротационную компоненты деформации для формирования ультрамелкозернистой структуры в крупногабаритных заготовках. На примере осадки (или растяжения) с кручением определено напряженно-деформированное состояние материала и энергосиловые параметры деформирования, а также конструкционно-технологические особенности оснастки, обеспечивающие измельчение структуры в прутках и дисках.

Keywords

немонотонное деформирование, сверхпластичность, осадка или растяжение с кручением, тензор скорости деформации, сдвиговая и ротационная составляющие деформации, напряжение трения, осевая сила

References

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