Разработка и внедрение в производство рений-никелевой лигатуры для легирования монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов

П.Г. Мин, В.Е. Вадеев, Д.А. Чемов, Р.В. Санкин
UDC
669.245:66.046.516
DOI
10.18577/2307-6046-2026-0-7-76-90
Article PDF (Russian) (1.51 MB)
How to cite
П.Г. Мин, В.Е. Вадеев, Д.А. Чемов, Р.В. Санкин Разработка и внедрение в производство рений-никелевой лигатуры для легирования монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов // Труды ВИАМ. 2026. № 7. DOI: 10.18577/2307-6046-2026-0-7-76-90. URL: https://viam-works.ru/journal/2026/7/6
Keywords
рений, лигатура, механические свойства, длительная прочность, литейные жаропрочные сплавы, монокристалл, ВЖМ4, ЖС32, авиационные лопатки, газотурбинные двигатели
Abstract

Представлена технология производства рений-никелевой лигатуры, предназначенной для легирования литейных жаропрочных никелевых сплавов. Описана подробная технологическая схема производства лигатуры – от подготовки исходных материалов до выпуска готовой продукции. Показано, что предварительный вакуумный отжиг обеспечивает спекание частиц и эффективную дегазацию порошка рения. Разработанные режимы отжига порошка и плавки лигатуры в вакуумной дуговой печи с нерасходуемым электродом позволяют минимизировать содержание газов, обеспечить равномерное распределение компонентов в объеме слитка и повысить выход годного металла. Разработанная лигатура успешно применяется при изготовлении монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов.
 

Reference list
  1. Кишкин С.Т., Каблов Е.Н. Литейные жаропрочные сплавы для турбинных лопаток // Авиационные материалы. Избранные труды ВИАМ 1932–2002. М.: МИСИС; ВИАМ, 2002. С. 48–58.
  2. Сидоров В.В., Подкопаева Л.А., Мин П.Г. Применение ренийсодержащей лигатуры при выплавке монокристаллических высокожаропрочных никелевых сплавов // Металлург. 2013. № 6. С. 77–81.
  3. Сплав на основе никеля: пат. 1157865 СССР; заявл. 01.06.84; опубл. 10.06.97.
  4. Логунов А.В., Быков Ю.Г. Проблемы проектирования и производства высокотемпературных литых лопаток авиационных ГТД: в 2 кн. М.: Наука и технологии, 2023. Кн. 2. Технология и производство. 640 с.
  5. Мин П.Г., Вадеев В.Е., Мин М.Г. Разработка и освоение в производстве нового монокристаллического высокожаропрочного никелевого сплава для литья турбинных лопаток перспективного двигателя ПД-8 // Авиационные материалы и технологии. 2025. № 1 (78). С. 3–17. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 11.11.2025). DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-1-3-17.
  6. Светлов И.Л., Петрушин Н.В., Епишин А.И., Карашаев М.М., Елютин Е.С. Монокристаллы жаропрочных никелевых сплавов, легированных рением и рутением (обзор). Часть 1 // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 1 (70). С. 30–50. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 11.11.2025). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-1-30-50.
  7. Светлов И.Л., Петрушин Н.В., Епишин А.И., Карашаев М.М., Елютин Е.С. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов, легированных рением и рутением (обзор). Часть 2 // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 2 (71). С. 3–22. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 11.11.2025). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-2-3-22.
  8. Ечин А.Б., Бондаренко Ю.А., Колодяжный М.Ю., Сурова В.А. Обзор перспективных высокотемпературных жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлических материалов для производства газотурбинных двигателей // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 3 (72). С. 30–41. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 11.11.2025). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-3-30-41.
  9. Каблов Е.Н., Бондаренко Ю.А., Сурова В.А. Особенности высокоградиентной направленной кристаллизации и оборудование для литья монокристаллических образцов и турбинных лопаток из жаропрочных сплавов, содержащих рений // Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С.Т. Кишкина. М.: Наука, 2006. С. 194–205.
  10. Мин П.Г., Горюнов А.В., Вадеев В.Е. Современные жаропрочные никелевые сплавы и эффективные ресурсосберегающие технологии их изготовления // Технология металлов. 2014. № 8. С. 12–23.
  11. Бондаренко Ю.А., Ечин А.Б., Сурова В.А., Нарский А.Р. Развитие технологий и оборудования для получения лопаток горячего тракта газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов с направленной и монокристаллической структурой // Труды ВИАМ. 2023. № 7 (125). С. 3–14. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 11.11.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-7-3-14.
  12. Giamei A.F., Anton D.L. Rhenium additions to a Ni-base superalloy: Effects on microstructure // Metallurgical transactions. 1985. Vol. 16. P. 1997–2005.
  13. Blavette D., Caron P., Khan T. An atom probe investigation of the role rhenium additions in improving creep resistance of Ni-base superalloys // Scripta metallurgica. 1986. Vol. 20. No. 10. P. 1395–1400.
  14. Петрушин Н.В., Оспенникова О.Г., Елютин Е.С. Рений в монокристаллических жаропрочных никелевых сплавах для лопаток газотурбинных двигателей // Авиационные материалы и технологии. 2014. № S5. С. 5–16. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s5-5-16.
  15. Оспенникова О.Г. Тенденции создания жаропрочных никелевых сплавов низкой плотности с поликристаллической и монокристаллической структурой (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2016. № 1 (40). С. 3–19. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-1-3-19.
  16. Хрящев И.И., Данилов Д.В., Логунов А.В. Разработка экономнолегированного никелевого жаропрочного сплава для рабочих лопаток газовых турбин // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 205–218.
  17. Anderson C., Taylor P., Anderson C. Extractive Metallurgy of Rhenium A Review // Minerals & Metallurgical Processing. 2013. Vol. 30. P. 59–73. DOI: 10.1007/BF03402342.
  18. Mineral commodity summaries. Reston: U.S. Geological Survey, 2020. 200 p. DOI: 10.3133/mcs2020.
  19. Касиков А.Г., Петрова А.М. Рециклинг рения. М.: РИОР; ИНФРА-М, 2014. 95 с. DOI: 10.12737/3285.
  20. Игнатович А.С. Извлечение меди и рения из растворов аммиачного выщелачивания медных некондиционных концентратов: дис. … канд. тех. наук. СПб., 2021. 118 с.
  21. Сидоров В.В., Каблов Д.Е., Ригин В.Е. Металлургия литейных жаропрочных сплавов: технология и оборудование / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2016. 368 с.
  22. Каблов Д.Е. Закономерности поведения азота при получении монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов и повышение их эксплуатационных свойств: автореф. дис. … канд. тех. наук. М., 2012. 17 с.
  23. Каблов Д.Е., Сидоров В.В., Мин П.Г. Закономерности поведения азота при получении монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов и его влияние на их эксплуатационные свойства // Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. № 1. С. 8–12.
  24. Mitchel A. Nitrogen in Superalloys // High Temperature Materials and Processes. 2005. Vol. 24. No. 2. P. 101–109.
  25. Логунов А.В., Михайлов А.М., Румянцева С.Б. Определение температурно-временных параметров растворения тугоплавких элементов в жидком расплаве с целью дальнейшего совершенствования технологии вакуумно-индукционной выплавки никелевых жаропрочных сплавов с применением комплекса лигатур // Специальная электрометаллургия. 2024. № 3. С. 2–13.
  26. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М: Металлургия, 1991. 432 с.
  27. Петухов О.Ф., Санакулов К.С., Курбанов М.А., Шарафутдинов У.З. Рений. Навои, 2020. 397 с.
  28. Venatovskij I.V. Study of the geotechnical conditions of uranium deposits of Uzbekistan during exploration work // Uranium in situ leaching: proceedings of a Technical Committee Meeting (Vienna, 5–8 October, 1992). Vienna: International Atomic Energy Agency, 1993. P. 95–103.
  29. Палант А.А., Трошкина И.Д., Чекмарев А.М., Костылев А.И. Технология рения. М.: Галлея-Принт, 2015. 324 с.
  30. Коровин С.С., Букин В.И., Федоров П.И., Резник А.М. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технологии: в 3 т. / под общ. ред. С.С. Коровина. М.: МИСИС, 2003. Т. 3. С. 375.
  31. Раков Э.Г., Трошкина И.Д. Рений // Химическая энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. Н.С. Зефиров. М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. Т. 4. Полимерные – Трипсин. С. 639.
  32. Мин П.Г., Пителин Н.С., Вадеев В.Е. Разработка технологии получения гафний-никелевой лигатуры в вакуумной дуговой печи для легирования литейных жаропрочных никелевых сплавов // Технология металлов. 2022. № 7. С. 30–39.
  33. Мин П.Г., Вадеев В.Е., Пителин Н.С. Технология производства лигатур тугоплавких металлов и их опробование при выплавке литейных жаропрочных никелевых сплавов // Металлург. 2022. № 11. С. 88–94.
  34. Лякишев Н.П., Банных О.А., Рохлин Л.Л и др. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник в 3 т. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. С. 885–889.
  35. ТУ 48-19-92–88. Рений металлический водородного восстановления. М., 1988. 21 с.
  36. Rhenium (Superalloy grade). No 8112 9131. MMTA Consolidated Regulations. URL: http://www.mmta.co.uk (дата обращения: 11.11.2025).
  37. Bradbury S. Powder Metallurgy Equipment Manual. Preston: Metal Powder Industries Federation, 1986. P. 113.
  38. Способ изготовления лигатур в вакуумной дуговой печи с нерасходуемым электродом: пат. 2734220 Рос. Федерация; заявл. 27.02.20; опубл. 13.10.20.