ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ „Спеціальні сталі та стопи в газотурбобудуванні"

Вступ. Мета курсу „Спеціальні сталі та стопи в газотурбобуду­ванні". Умови роботи деталей газових турбін. Принцип дії газотурбін­ного двигуна. Вибір матеріалів в залежності від умов експлуатації з урахуванням температур, діючих напружень та корозійного впливу продуктів горіння пального. Особливості роботи деталей ГТУ. Шляхи підвищення техніко-економічних показників газотурбінних установок. Загальні підходи до легування жароміцних сплавів на основі нікелю.

Сталі та сплави для деталей гарячого тракту ГТУ. Класифіка­ція сплавів та сталей, що використовуються в газотурбобудуванні: за хімічним складом основи, механізмом зміцнення, технологією отри­мання заготовок (на основі заліза, титану, нікелю, кобальту тощо; кар­бідне та інтерметалідне зміцнення; деформовні та ливарні сплави, по­рошкові сплави).

Теоретичні основи зміцнення сталей та сплавів. Теорія дефо­рмаційного зміцнення. Твердорозчинне зміцнення: блокування дисло­кацій атмосферами атомів домішок та легувальних елементів (Котт-релла, Снука, Судзукі); зміцнення твердих розчинів заміщення при ле­гуванні (теорія Мотта-Набарро, Флейшера); вплив твердорозчинного зміцнення на повзучість сплавів, зміцнення впорядкованих твердих розчинів; деформаційне зміцнення. Зерномежове зміцнення: опір де­формації сковзанням від розміру зерна; субструктурне зміцнення; вплив розміру зерна та субструктури на повзучість; вплив структурно-енергетичного стану границь зерен на властивості сплавів (карбіди, модифікування атомами РЗМ, тощо). Дисперсійне зміцнення: типи ди­сперсійно зміцнюючих фаз (карбіди, нітриди, інтерметаліди, ТЩУ-фази); механізми зміцнення когерентними та некогерентними частин­ками фаз; деформаційне зміцнення сплавів з дисперсними частинками (модель Фішера, Ешбі) повзучість і втома сплавів з дисперсними час­тинками. Вплив механізму зміцнення на температуру експлуатації.

Вплив структури на жароміцність реальних сплавів. Жаромі­цні сталі аустенітного класу, механізми зміцнення, термічна обробка, призначення. Жароміцні сплави на основі нікелю, принципи легуван­ня, технологічні особливості при виготовлені деталей деформацією та литтям. Вплив умов експлуатації на вибір матеріалу для деталей гаря­чого тракту ГТУ: принципи легування жароміцних сплавів на основі нікелю для лопаток авіаційних ГТУ, принципи легування ВТК-стійких жароміцних нікелевих сплавів для лопаток. Матеріали для ди­сків ГТД.

Термічна обробка жароміцних сплавів на основі нікелю (гомо­генізація, гартування, старіння, відпал для зняття внутрішніх напру­жень). Особливості технології термічної обробки деталей ГТУ (лопат­ки, диски турбін). Нікель-залізні сплави, принципи легування, струк­тура, термічна обробка, призначення. Сплави на основі кобальту, принципи легування, структура, термічна обробка, призначення. Сплави з дисперсним зміцненням.

Вплив технології виготовлення деталей ГТУ на властивості сплавів: деформація, рівновісна кристалізація, спрямована кристаліза­ція, спрямовані евтектики. Особливості легування сплавів для отри­мання лопаток спрямованою кристалізацією, термічна обробка лопа­ток зі спрямованою кристалізацією.

Тривала експлуатація деталей ГТУ, вплив на структуру та вла­стивості. Умови утворення ТЩУ-фаз та їх вплив на властивості, сис­тема РНАСОМР.

Покриття та захист деталей ГТУ: вимоги до покриття, кла­сифікація покриттів, технологія нанесення захисних покриттів на ро­бочі та спрямовуючі лопатки ГТД, термічна обробка лопаток ГТУ із захисними покриттями.

Перспективи розвитку матеріалів ГТУ. Керамічні матеріали для ГТД, металургія гранул, лопатки з „блиск"ом, монокристалічні лопатки для стаціонарних ГТУ