Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
Учёные Уфимского университета науки и технологий (УУНиТ) разработали и запатентовали инновационную керамическую смесь для производства полых лопаток газотурбинных двигателей. Новый материал предназначен для изготовления керамических стержней, которые формируют внутренние полости лопаток при литье по выплавляемым моделям. Именно от прочности и стабильности размеров этих стержней зависит геометрия готовой детали.
В процессе обжига и заливки жаропрочным сплавом (температура плавления достигает 1400 °C) стержень испытывает колоссальные тепловые нагрузки. При недостаточной прочности он может деформироваться или разрушиться, что ведёт к браку дорогостоящих деталей. Новая смесь решает эту проблему.
Состав разработан на основе электрокорунда с добавлением 12,5% плавленой двуокиси кремния, 0,2–0,5% диоксида титана (в анатазной модификации) и 1–2% карбида кремния. Для формирования заготовок применяется парафиновый пластификатор с полиэтиленом и 7–8% пчелиного воска. Каждый компонент выполняет свою функцию: двуокись кремния облегчает последующее удаление керамики из отливки, диоксид титана активизирует спекание, а карбид кремния повышает температуру начала деформации.
Отдельное внимание уделено гранулометрическому составу: основа — фракции 100–120 и 30–40 мкм, а мелкие частицы (3–10 мкм) заполняют поры, уменьшая неравномерную усадку и риск коробления.
Результаты впечатляют. Прочность при изгибе достигла 24–26 МПа — против 5–8 МПа у предыдущего состава. Линейная усадка снижена до 0,12–0,14%, а глубина взаимодействия материала стержня со жаропрочным сплавом ЖС6У составила всего 0,04–0,06 мм. Это означает, что стержни меньше деформируются, лучше сохраняют геометрию и проще удаляются из готовой отливки. Разработка уфимских учёных может найти применение в производстве лопаток для перспективных авиадвигателей ПД-14, ПД-35 и других газотурбинных установок, где требования к точности и надёжности особенно высоки.