2 / 19
Е.Н. Каблов, Ю.А. Бондаренко, А.Б. Ечин
44
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 6
мых из жаропрочных сплавов (ЖС) с монокристаллической структурой [2]
с использованием технологии точного литья по выплавляемым моделям.
Такая технология базируется на методе Бриджмена — Стокбаргера, позво-
ляющем получать отливку, состоящую из столбчатых зерен в направлении кри-
сталлизации. В 1960-е годы с развитием газотурбинного двигателестроения ра-
боты по НК ЖС с получением столбчатой структуры были продолжены в США
Ф.Л. Верснайдером, Р.В. Гуардом [3].
В середине 1960-х годов сотрудники ВИАМа Соболев Г.И. и Чумаков В.А. на
опытной установке с водоохлаждаемым кристаллизатором получили отливки
сплава ЖС6К с направленной структурой, с высокими показателями жаропроч-
ных свойств и пластичности. Также в ВИАМе профессором Д.А. Петровым в
начале 1970-х годов были инициированы работы по получению отливок ЖС с
монокристаллической структурой [4].
На рис. 1,
а
приведена схема реализации метода Бриджмена — Стокбаргера
(HRS — High Rate Solidification) [5] при производстве лопаток из ЖС, в котором
процесс НК осуществляется перемещением керамической формы с расплавом
ЖС на водоохлаждаемом кристаллизаторе из зоны нагрева в зону охлаждения.
Известен также метод кристаллизации с помощью постепенного снятия мощно-
сти с нагревателя [6]. Вследствие того, что приведенные методы предполагают
отвод теплоты кристаллизации только за счет радиационного охлаждения, они
обеспечивали невысокие температурные градиенты на фронте роста.
Рис. 1.
Схема НК лопаток ГТД традиционным методом Бриджмена (
а
)
и с жидкометаллическим охладителем (
б
):
1
— нагреватель;
2 —
керамическая форма;
3
— расплав;
4
— фронт кристаллизации;
5
— твердый сплав;
6
— кристаллизатор;
7
— жидкометаллический охладитель;
, -
—
подвод и отвод теплоты
Исследования микроструктуры образцов и лопаток ГТД, полученных методом
HRS в условиях с невысоким температурным градиентом (
G
~ 10
С/см), свидетель-
ствуют о формировании в них крупнодендритной структуры с развитыми осями
второго порядка и наличием осей третьего порядка, с междендритным расстояни-