Композиционные материалы (КМ) на основе ниобия c функциональными и легирующими добавками (Si, Hf, Ti, Al и др.) имеют перспективу промышленного освоения в авиационном двигателестроении. Ранее авторами было показано, что такие КМ можно синтезировать в автоволновом режиме (режиме горения), используя высокоэкзотермические смеси Nb 2 O 5 с Al, Si, Hf и Ti. Было обнаружено, что в волне горения гафний активно участвует в восстановлении Nb 2 O 5 , что усложняет его введение в КМ. Настоящая работа направлена на изучение возможности синтеза методами центробежной СВС-металлургии композиционных материалов на основе Nb с высоким содержанием Hf. В экспериментальных исследованиях, проведенных на центробежной установке под воздействием перегрузки 40 g, было показано, что замена активного Hf на менее активные его соединения Hf-Al или Hf-Ti-Si-Al в составе смесей Nb 2 O 5 /Al позволяет перевести горение смеси из взрывоподобного режима в режим стационарного горения. С увеличением размера гранул Hf-Al от 0-40 до 160-300 мкм в смеси содержание Hf в КМ возрастает от 1,3 до 3,8 мас.%. Введение в исходную шихту гранул Hf-Ti-Si-Al с размером частиц от 1 до 3 позволяет получать литые КМ на основе силицидов ниобия с содержанием Hf до 8,1 мас.%. Методами электронной микроскопии и рентгенофазового анализа определены интегральный состав и распределение базовых и примесных элементов в структурных составляющих литых КМ, а также их фазовый состав. Композиционные материалы с максимальным содержанием Hf (8,1 мас.%) содержат 3 структурных составляющих: (1)-основу, которая включает Nb, Si, Ti; (2)-межзеренные границы, содержащие Nb, Ti и Al; (3)-включения на основе оксида гафния. На рентгенограмме КМ выявлены 3 фазы: твердые растворы на основе Nb и Nb 5 Si 3 , а также небольшое количество Nb 3 Si.

No abstract

No abstract

The elimination of microsegregation and subsequent breakdown of the lamellar structure in near-gamma titanium aluminides was investigated through a series of high temperature homogenization heat treatments and isothermal hot compression tests. The homogenization heat treatment studies revealed that microsegregation could be eliminated after approximately five hours or one and one-half hours at temperatures either 15 C or 40 C, respectively, above the transus in the single phase alpha field. Subsequent attempts to breakdown the coarse prior alpha grain, lamellar structure were successful at low strain rates (∼ 10−3 s−1) and temperatures low in the alpha + gamma phase field, but led to wedge cracking and gross fracture at high strain rates (∼ 1 s−1) high in the alpha + gamma phase field. Subsequent annealing treatments to globularize the hot-worked structure in order to obtain a uniform, fine, and stable grain structure were also identified.

The best measure of performance in a jet engine is the thrust-to-weight ratio. Cast single-crystal superalloys provide higher temperature capability and offer opportunities for significant improvements in future jet engine performance and durability. The highly anisotropic behavior of these advanced materials, which includes modulus, strength, and ductility variation with crystallographic orientation, pose potentially significant problems for design and life prediction of advanced turbine blades. The objective of this paper is to provide a better understanding of the crack growth behavior in this advanced turbine blade material by evaluating the effect of temperature, frequency, orientation, and thickness.