ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕГКИХ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ ГАММА-TiAl И ОРТО-Ti2AlNb, СИНТЕЗИРОВАННЫХ ПО АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛНОГО ЦИКЛА МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО СПЛАВЛЕНИЯ

Интерметаллидные сплавы на основе алюминидов титана являются перспективными легкими жаропрочными материалами для деталей авиационной техники благодаря уникальному сочетанию удельной жесткости и прочности с одной стороны и высокому сопротивлению окислению – с другой. Сплавы на основе эквиатомного соединения γ-TiAl (гамма-сплавы) имеют рабочие температуры 700…800°С при плотности ~4 г/см3 и предназначены для деталей газотурбинных двигателей (ГТД) и двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Сплавы на основе орторомбического соединения Ti2AlNb (орто-сплавы) имеют рабочие температуры 600…700°С при плотности ~5,3 г/см3 и предназначены для компрессорных деталей ГТД. Интенсивное развитие аддитивного производства применительно к сплавам на основе алюминидов титана сопряжено с рядом технологических трудностей (химическая и структурная неоднородность синтезированного материала, пористость, растрескивание, анизотропия свойств в зависимости от направления при послойном синтезе на подложке), преодоление которых возможно только путем последовательного решения задач в рамках нижеприведенной научной проблемы. Научная проблема, на которую направлен проект, связана с интенсивным развитием современных ресурсо- и энергосберегающих производственных процессов, сопровождающих переход к шестому технологическому укладу, в первую очередь – аддитивных технологий (АТ), позволяющих изготавливать детали сложной формы за короткое время. Применение АТ для синтеза заготовок и деталей из металлических материалов сопряжено с рядом технологических трудностей, таких как анизотропия свойств в зависимости от направления при послойном синтезе на подложке, остаточная пористость и дефекты кристаллизационного происхождения, растрескивание в процессе охлаждения. Кроме того, для сплавов на основе алюминидов титана дополнительно существует нерешенная на сегодняшний день проблема формирования химической и структурной неоднородности синтезированного материала вследствие неравномерного интенсивного испарения алюминия, что усиливает анизотропию механических свойств. Это требует выявления закономерностей влияния химического состава металлопорошковой композиции (МПК), технологических параметров процессов 3D-печати и постобработки на структурно-фазовое состояние, что позволит управлять физико-механическими и эксплуатационными характеристиками синтезированных методами АТ изделий, повышая их работоспособность в ожидаемых условиях эксплуатации. Цель проекта – установить закономерности влияния вариативности химического состава МПК, технологических параметров послойного синтеза на подложке методом селективного электронно-лучевого сплавления (СЭЛС), а также постобработки (горячего изостатического прессования и термической обработки) на макро-, микро- и тонкую структуру и фазовый состав, однородность химического состава, дефектность и комплекс кратковременных, длительных и усталостных свойств марочных интерметаллидных сплавов на основе гамма-TiAl (ВИТ7) и орто-Ti2AlNb (ВТИ-4), впервые в практике отечественного металловедения опробуемых в АТ полного цикла. Научная новизна ожидаемых результатов будет включать: ● закономерности влияния вариативности химического состава МПК на структурную однородность синтезированного материала гамма-TiAl-сплава; ● закономерности влияния технологических параметров СЭЛС (ток луча, скорость сканирования, температура нагрева платформы построения) на структуру, химический состав и объемную долю, размер и распределение дефектов (несплошностей) в синтезированных материалах исследуемых гамма- и орто-сплавов; ● закономерности влияния горячего изостатического прессования (ГИП) и термической обработки (ТО) на остаточную пористость и преобразование макро-, микро- и тонкой структуры исследуемых гамма- и орто-сплавов, синтезированных методом СЭЛС; ● закономерности влияния структуры синтезированных методов СЭЛС гамма- и орто-сплавов на кратковременные, длительные и усталостные свойства при различных температурах.