Математический размерный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде

В настоящее время одна из основных проблем использования сплава ЖС6У связана с наличием в его составе дорогостоящих компонентов, таких как Ni, Ti, Mo, Со и др. и необходимостью его повторного использования путем измельчения. Одним из эффективных, но недостаточно изученных металлургических способов измельчения металлоотходов является электродиспергирование. К настоящему времени в современной научно-технической литературе отсутствуют полноценные сведения о составе, структуре и свойствах частиц сплава ЖС6У, полученных в условиях электроэрозионной металлургии.
Целью настоящей работы являлось проведение размерного анализа частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде.
Электродиспергирование отходов сплава жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в виде некондиционных «рабочих» лопаток турбины реактивного двигателя самолета осуществляли в воде дистиллированной на оригинальной установке. В результате воздействия кратковременных электрических разрядов в воде образовывались частицы порошка жаропрочного никелевого сплава ЖС6У различного размера. Размерные характеристики
частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде, исследовали на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec».
На основании проведенных экспериментальных исследований и их математической обработки, установлено, что частицы порошка, полученного электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде, имеют размеры от 0,1 до 285 мкм со средним объемным диаметром 67,1 мкм. Отмечены особенности формирования фракционного состава частиц порошка в процессе электроэрозионной металлургии метал-
лоотходов марки ЖС6У, а именно наличие двух экстремумов размеров частиц 10 мкм и 100 мкм: мелкая фракция (0,1 . . . 25,0 мкм) образуется за счет конденсации парообразной фазы и крупная фракция (25,0 . . . 300 мкм) образуется за счет конденсации жидкой фазы. Отмечено, что смещение экстремумов размеров частиц, образующихся при кристаллизации парообразной и жидкой фаз, определяется электрическими параметрами работы установки: напряжением на электродах, емкостью разрядных конденсаторов и частотой следования импульсов. Показано, что в порошке, полученном электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде, содержится: 5% частиц с размером до 1,69 мкм; 10% частиц с размером до 3,36 мкм; 25% частиц с размером до
11,71 мкм; 50% частиц с размером до 50,07 мкм; 75% частиц с размером до 99,02 мкм; 90% частиц с размером до 165,74 мкм; 95% частиц с размером до 210,72 мкм; 99% частиц с размером до 281,09 мкм включительно. При этом удельная площадь поверхности порошка составляет 7994 см^2/см^3.

1. Новикова О.В., Кочетков В.А., Виноградов А.И., Жуков А.А., Тихонов А.А., Маринин С.Ф. Применение газоизостатического прессования для повышения эксплуатационной надежности лопаток турбины из жаропрочного сплава типаЖС6У // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 8. С. 54-56.

2. Курихина Т.В. Кинетика образования интерметаллида на основе Ni3Al в жаропрочном никелевом сплаве ЖС6У // Технология машиностроения. 2017. № 1. С. 5-8.

3. Добрынин Д.А., Алексеева М.С., Афанасьев-Ходыкин А.Н. Ремонт деталей горячего тракта газотурбинного двигателя из жаропрочного никелевого сплава марки ЖС6У // Труды ВИАМ. 2021. № 5 (99). С. 3-13.

4. Михайленко С.В., Настольная В.В., Бородихин А.С., Голубь Р.С. Исследование производительности обработки жаропрочной стали ЖС6У керамическими пластинами // Актуальные научные исследования в современном мире. 2020. № 12-1 (68). С. 128-131.

5. Быков Ю.Г., Логунов А.В., Разумовский И.М., Фролов В.С. Изменение плотности сплава ЖС6У в процессе эксплуатации // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. № 7 (625). С. 29-32.

6. Оспенникова О.Г., Орлов М.Р. Повышение свойств жаропрочного сплаваЖС6У-ВИ путем горячего изостатического прессования и последующей термической обработки // Материаловедение. 2007. № 9. С. 32-37.

7. Ерёмин Е.Н., Филиппов Ю.О., Давлеткильдеев Н.А., Миннеханов Г.Н. Исследование структуры сплаваЖС6У методом атомно-силовой микроскопии // Омский научный вестник. 2011. № 1 (97). С. 24-29.

8. Еремин Е.Н., Филиппов Ю.О., Маталасова А.Е. Исследование карбидных фаз в сплаве ЖС6У // Омский научный вестник. 2014. № 3 (133). С. 59-63.

9. Ерёмин Е.Н., Филиппов Ю.О., Миннеханов Г.Н., Лопаев Б.Е. Исследование фазовых превращений в сплаве ЖС6У методами термического анализа // Омский научный вестник. 2013. № 1 (117). С. 63-68.

10. Равилов Р.Г., Петрова М.А., Древняк В.В., Саадатибаи М. Методика оценки долговечности покрытия на лопатках турбины из сплавовЖС6У ИЖС26ВСНК // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2015. № 222 (12). С. 201-206.

11. Ageeva E.V., Khor’yakova N.M., Ageev E.V. Morphology of copper powder produced by electrospark dispersion from waste // Russian Engineering Research. 2014. Vol. 34(11). P. 694-696.

12. Ageeva E.V., Khor’yakova N.M., Ageev E.V. Morphology and composition of copper electrospark powder suitable for sintering // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35(1). P. 33-35.

13. Ageeva E.V. Ageev E.V., Latypov R.A. Investigation into the properties of electroerosive powders and hard alloy fabricated from them by isostatic pressing and sintering // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2015. Vol. 56(1). P. 52-62.

14. Ageeva E.V., Ageev E.V., Karpenko V.Y. Nanopowder produced from high-speed steel waste by electrospark dispersion in water // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35(3). P. 189-190.

15. Latypov R.A., Ageeva E.V., Kruglyakov O.V., Latypova G.R. Electroerosion micro- and nanopowders for the production of hard alloys // Russian Metallurgy (Metally). 2016. Vol. 2016(6). P. 547-549.

16. Latypov R.A., Ageev E.V., Latypova G.R., Altukhov A.Y., Ageeva E.V. Elemental Composition of the Powder Particles Produced by Electric Discharge Dispersion of theWastes of a VK8 Hard Alloy // Russian Metallurgy (Metally). 2017. Vol. 2017(12). P. 1083-1085.

17. Latypov R.A., Ageev E.V., Altukhov A.Y., Ageeva E.V. Manufacture of Cobalt–Chromium Powders by the Electric Discharge Dispersion of Wastes and Their Investigation // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018(12). P. 1177-1180.

18. Latypov R.A., Ageev E.V., Altukhov A.Y., Ageeva E.V. Effect of Temperature on the Porosity of the Additive Products Made of the Dispersed Wastes of Cobalt–Chromium Alloys // Russian Metallurgy (Metally). 2019. Vol. 2019(12). P. 1300-1303.

19. Ageev E.V., Altukhov A.Yu., Ageeva E.V., Pykhtin A.I. Structure and mechanical properties of powders obtained by electrodisperging cobalt-chromium alloy // Journal of Applied Engineering Science. 2021. Vol. 19(1). P. 230-236.

20. Ageeva E.V., Ageev E.V., Latypov R.A. Properties of the VNZH Pseudoalloy Sintered from Spark Erosion Powders Fabricated in Distilled Water // Russian Metallurgy (Metally). 2021. Vol. 6. P. 119-123.

21. Ageeva E.V., Ageev E.V., Kuzovleva O.V., Gvozdev A.E. Mathematical optimization of the process of electrodispergation of the waste of the alloy of the residence permit // Chebyshevskii Sbornik. 2021. Vol. 22(2). P. 389-401.

22. Ageeva E.V., Ageev E.V., Kuzovleva O.V., Gvozdev A.E. Development of scientific and technological foundations for a new environmentally friendly and waste-free process for grinding conductive waste into micro- and nanofractions powders // Chebyshevskii Sbornik. 2021. Vol. 21(4). P. 314-326.

23. Ageev E.V., Ageeva E.V., Khoryakova N.M. X-Ray methods for studying the surface of powder obtained by electroerosion dispersion of the waste of W–Ni–Fe 95 pseudoalloy in kerosene // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2021. Vol. 15. No. 4. P. 723-727.

24. Ageev E.V., Ageeva E.V. Wear Resistance of Hardened Components Produced from Electrospark Cobalt–Chromium Powder by Additive Manufacturing // Russian Engineering Research. 2021. Vol. 41. No. 8. P. 731-733.

25. Агеев Е.В., Гвоздев А.Е. Быстрорежущие стали: сверхпластичность и рециклинг: монография // Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2021. 386 с.