Новейшие сплавы для ПАК ДА

ОАО «Всероссийский институт легких сплавов» разработал и подготовил к паспортизации высокопрочный и высокожаропрочный гранулируемые никелевые сплавы марок ВВ752П и ВВ753П с принципиально новыми характеристиками. Работу проводили в рамках федеральной целевой программы по созданию двигателей для перспективного комплекса дальней авиации (ПАК ДА) по техническому заданию ПАО «Кузнецов». Паспортизация сплавов начинается во 2-м полугодии 2017 года. По ее завершении в 2018 году сплавы будут применять для выпуска заготовок дисков компрессора и турбины нового двигателя.
Новый сплав ВВ752П характеризуется очень высокими прочностными характеристиками за счет увеличения содержания углерода до 0,12%, притом что традиционно при добавлении углерода в состав порошковых жаропрочных никелевых сплавов применяется концентрация не более 0,04%. Это ограничение связано с попыткой предотвратить образование грубых сеток первичных карбидов, которые повышают хрупкость металла, полученного из сплава. Однако введение в состав сильных карбидообразующих элементов, таких как гафний и тантал, позволило решить проблему и повысить концентрацию углерода. Уровни прочности и сопротивления малоцикловой усталости сплава ВВ752П по сравнению с прототипом повысились на 50 и 80 МПа соответственно, а уровень жаропрочности при температуре 650°С увеличился на 60 МПа – до 1160 МПа.
Прототипом для ВВ752П стал ранее разработанный в ОАО «ВИЛС» суперсплав ВВ751П первого поколения класса «ВВП». Он уже прошел паспортизацию в ВИАМе, вошел в ГОСТ на гранулируемые сплавы и широко используется в конструкции перспективных двигателей для производства критических деталей.
Готов к паспортизации также новейший высокожаропрочный никелевый сплав ВВ753П с комплексом повышенных механических характеристик. При разработке его композиции приняты во внимание все перспективные мировые тенденции производства гранулируемых сплавов для высоких рабочих температур.
Главной особенностью ВВ753П является включение в его состав редких элементов и высокоэффективных уплотнителей – тантала и рения. Это обеспечило повышение высокотемпературного предела прочности и длительной прочности, повысило сопротивление ползучести и снизило скорость роста усталостной трещины. На опытных заготовках дисков из сплава ВВ753П специалистам ОАО «ВИЛС» удалось достигнуть предела прочности и предела текучести на уровне 1640 и 1190 МПа соответственно, а жаропрочности при температуре 750°С – на уровне до 800 МПа.
Тантал входит в состав всех новейших высокожаропрочных зарубежных сплавов. Однако в легировании отечественных гранулируемых никелевых сплавов он не использовался. Результаты научных исследований ОАО «ВИЛС» показали, что, несмотря на дефицитность и высокую стоимость тантала, его введение в сплавы оправдано.
Наибольший интерес для создателей ВВ753П представлял рений – единственный из редких элементов для легирования сплавов, одновременно повышающий  сопротивление ползучести, горячей коррозии и поддерживающий фазовую стабильность. Рений достаточно широко используется в легировании зарубежных никелевых сплавов. Российские исследователи тоже рассматривают его как весьма перспективный компонент.
Сплав марки ВВ753П создан на основе самого жаропрочного из запатентованных и вошедших в ГОСТ сплава ВВ750П разработки ОАО «ВИЛС». Он обладает уникальным уровнем длительной прочности при температуре 750°С и показывает хорошую работоспособность при температурах до 900°С в ходе производства короткоресурсных деталей спецтехники.
«Российские разработчики перспективных двигателей пятого поколения предъявляют очень высокие требования к свойствам жаропрочных никелевых сплавов, и ни один из существующих отечественных и зарубежных сплавов, адаптированных к гранульной металлургии, в полной мере не удовлетворял им. В ходе глубокого патентно-технического поиска, учитывая лучший мировой опыт, наши специалисты создали композиции, где высокие прочностные и жаропрочные характеристики сочетаются с высоким сопротивлением усталостному разрушению материала. Это станет существенным вкладом в разработку авиатехники, способной конкурировать с образцами ведущих мировых производителей», – прокомментировал генеральный директор ОАО «ВИЛС» Андрей Пилипчук.