Изобретение относится к порошковой металлургии и касается производства дисков и валов газотурбинных двигателей из гранул жаропрочных никелевых или титановых сплавов. Традиционные методы обеспечивают высокие механические свойства и ресурс, но не решают проблему массы — диски и валы остаются самыми тяжёлыми деталями современных авиадвигателей.

Изображение: Grok

Суть нового способа в том, что в центр формообразующей капсулы перед засыпкой гранул помещают вкладыш — уменьшенную модель будущего диска или вала, выполненную из более лёгкого материала. Гранулы жаропрочного сплава засыпают так, чтобы они полностью покрывали вкладыш со всех сторон. Затем проводят горячее изостатическое прессование (ГИП) и термическую обработку по режиму используемого сплава. В результате получается биматериальная заготовка: тяжёлый жаропрочный сплав снаружи, лёгкий вкладыш внутри.

Материал вкладыша подбирают в зависимости от основы. Для никелевых суперсплавов используют жаропрочный титановый сплав, для титановых — алюминиевый. Возможно также применение графитового вкладыша, который даёт наибольшее снижение массы и выдерживает высокие температуры. Вкладыш изготавливают механической обработкой, объёмной штамповкой или аддитивной формовкой.

Изображение: Патент RU 2 869 478 C1

После ГИП заготовку можно подвергнуть ковке-штамповке в интервале температур горячей обработки давлением соответствующего сплава. Это уплотняет материал и снижает пористость, остающуюся после изостатического прессования.

Удельный вес никелевых сплавов составляет около 8,35 г/см³, титановых — 4,45 г/см³, алюминиевых — 2,7 г/см³, графита — не более 2 г/см³. Замена части объёма тяжёлого сплава на лёгкий вкладыш даёт ощутимое снижение массы готовой детали. При этом технология не требует специального оборудования и не меняет освоенных промышленностью процессов.