Диски последних ступеней компрессоров и диски турбин авиадвигателей подвержены высоким нагрузкам и неравномерному нагреву. Так, например, обод нагревается до 550-800°С, а ступица дисков турбин нагревается до 300-500°С. диски содержат большое количество концентраторов напряжений, поэтому материалы для дисков турбин должны иметь следующие свойства:

1. Высокую прочность и жаропрочность во всём диапазоне рабочих температур.

2. Низкую чувствительность к концентрации напряжений.

3. Высокую пластичность при длительном и кратковременном нагружении.

4. Высокое сопротивление малоцикловой усталости.

5. Стабильность структуры и фазового состава сплава.

6. Хорошую технологичность.

Выполнение этих требований достигается упрочнением твёрдого раствора, увеличением объёмног содержания g¢-фазы, контролем за выделением карбидов и g¢-фазы по границам зёрен, исключением охрупчивающих фаз и очисткой сплавов от вредных примесей.

Дисковые сплавы на основе никеля представляют собой сложнолегированные композиции, трудно поддающиеся деформированию. В них недопустимы охрупчивающие фазы типа s, m, c и другие, не должно быть крупных выделений карбидов, зональных ликвационных неоднородностей.

В современных отечественных авиадвигателях применяются сплавы для дисков, не уступающие по свойствам лучшим зарубежным дисковым сплавам, а по длительной прочности превосходящие их.

В дисковых сплавах применяется принцип многокомпонентного легирования, развитый при разработке жаропрочных сплавов для лопаток турбин.

В настоящее время для изготовления дисков турбин применяются деформируемые сплавы ХН77ТЮР (ЭИ437БУ), ХН73МБТЮ (ЭИ698), ХН62БМКТЮ (ЭП742), ЭП741 и др.

Химический состав сплавов

Штамповка до термической обработки сообщает дискам текстуру деформации, которая связана с дендритным характером кристаллизации слитков и неодинаковой пластической деформацией различных участков заготовок дисков. Увеличение количества g'-фазы усиливает текстуру деформации дисков, ухудшает технологичность. Современные сплавы для дисков содержат до 60% упрочняющей g¢-фазы. При высоком содержании g¢-фазы усиливается неоднородность её распределения, возникает глубокая разнозернистость. Поэтому перед закалкой проводят отжиг при температурах 900-1100°С для повышения однородности зёрен.

Для получения оптимальной структуры и необходимых свойств диски подвергаются закалке и старению.

Более высокая жаропрочность сплавов ЭП742 и ЭП975 обусловлена снижением содержания хрома до 8-10% и введением вольфрама, молибдена, кобальта, увеличением количества g¢-фазы до 60%. В сплаве ЭП975 суммарное содержание (W+Mo)=10-12%, а (Al+Ti)=7,5%. При увеличении суммарного содержания g¢-фазы до 60% в структуре появляется неравновесная (g-g¢)-эвтектика, поэтому нагрев при закалке производится ступенчато, чтобы избежать оплавления эвтектики. Охлаждение дисков при закалке проводят в масле или сжатым воздухом.

Двойную закалку применяют для улучшения вязкости и пластичности сплавов. При первой закалке обеспечивается достаточно полное растворение упрочняющих фаз, гомогенизация сплава. При нагреве под повторную закалку по границам зерен выделяются и коагулируют частицы карбидов, происходит частичный распад пересыщенного твердого раствора с образование достаточно крупных частиц g¢-фазы. Карбиды выделяющиеся при 1000-1050°С, равномерно распределяются по объёму. При отсутствии второй закалки однократная закалка со старением приводит к образованию по границам зерен сплошной карбидной сетки, которая снижает пластичность.