СОЗДАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГРАНУЛ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Co ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ АДДИТИВНЫМИ МЕТОДАМИ

Объектом исследования является технологический процесс получения сферических гранул (порошков) из жаропрочных сплавов на основе Co для получения аддитивными методами изделий для газотурбинных двигателей. Цель работы – создание научных основ новой интегральной технологии гранул из жаропрочных сплавов на основе Co, включающей: (1) – синтез литых жаропрочных сплавов на основе Co материалов методом центробежной СВС-металлургии; и (2) – формирование гранул из них методом газовой атомизации. Задачи проекта: 1. Определить закономерности центробежной СВС-металлургии жаропрочных сплавов на основе Cо. Изучить влияние состава исходной многокомпонентной смеси термитного типа, величины перегрузки, масштабного фактора и др. на закономерности горения и химического превращения, гравитационную сепарацию расплавов целевого продукта и шлака, формирование состава и структуры литых жаропрочных сплавов на основе Cо. Определить оптимальные составы жаропрочных сплавов и условия их получения (ИСМАН, Россия). 2. Провести исследование закономерностей газовой атомизации композиционных материалов на основе Cо и изменения химического и фазового состава сплава в процессе атомизации. Изучить влияние параметров атомизации на фракционный состав, морфологию и структуру гранул. Определить оптимальные условия получения заданных фракций сферических гранул, исследовать их технологические свойства (ИПМ, Белоруссия) В процессе работы проводились экспериментальные исследования. ИСМАН. В 2020-2021 г.г. были изучены закономерности получения литых жаропрочных сплавов Co–Cr–Nb–W–Mo–Al–C из смеси CoO/Cr2O3/Nb2O5/WO3/MoO3/Al/C методом центробежной СВС-металлургии и формирования его состава и структуры. В 2021-2022 г.г. были изучены закономерности получения литого сплава Co–Cr–Ti–W–Mo–Al–C из смеси CoO/Cr2O3/Ti/WO3/MoO3/Al/C методом центробежной СВС-металлургии и формирования его состава и структуры; 4 показано положительной влияние масштабного фактора на выход целевых продуктов (сплавов) в слиток и формирование их состава. ИПМ. В 2020-2022 г.г. было проведено исследование процесса плавки с распылением инертным газом слитков ЖКМ на основе кобальта, полученных методом СВС-металлургии, и изучение структуры и технологических свойств гранул. Экспериментально показана возможность реализации процесса химического превращения смесей Co3O4/Cr2O3/Nb2O5/WO3/MoO3/Al/C и Co3O4Cr2O3/Ti/WO3/MoO3/Al/C в режиме горения под воздействием перегрузки, последующая сепарация двухфазного расплава (целевого продукта-сплава и шлака) и получения сплавов Co–Cr–Nb–W–Mo–Al– C и Co–Cr–Ti–W–Mo–Al–C в литом виде. Было установлено, что перегрузка заметно влияет на фазовый состав и микроструктуру литых композиционных материалов. Определены оптимальные условия получения крупных (весом до 1 кг) слитков, изучены их состав и структура; проведена наработка опытной партии сплава (10 кг) для экспериментов по газовой атомизации у партнера (ИПМ); проведены у партнеров успешные испытания по распылению слитков Co–Cr–Nb–W–Mo–Al-C и исследованы состав и морфология полученных порошков (гранул). По данным сканирующей электронной микроскопии (микрорентгеноспектрального анализа) и рентгенофазового анализов было установлено, что в процессе кристаллизации и последующего охлаждения формируется двухфазный литой сплав, включающий твердый раствор на основе Co и раствор со структурой NbC. В результате исследования впервые были созданы научные основы интегральной технологии гранул из жаропрочных композиционных материалов на основе Co для получения изделий аддитивными методами. Степень внедрения научно-исследовательской работы В ИСМАН создана экспериментальная центробежная СВС установка и экспериментальная оснастка, позволяющие производить наработку опытных партий (по 20-30 кг в месяц) сплавов Co–Cr–Nb–W–Mo–Al–C и Co–Cr–Ti–W–Mo–Al–C. Партнер (ИПМ, Беларусь) обладает оборудованием для получения сферических гранул из сплавов Co–Cr–Nb–W–Mo–Al–C и Co–Cr–Ti–W–Mo–Al–C.