ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Развитие технологии из "Суперсплавы II Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Кн1 " В конце 1940-х гг. обнаружили (впервые — на сплаве М-252), что добавки Мо обеспечивают существенное дополнительное твердорастворное и карбидное упрочнение. А вскоре для этой цели стали применять и другие тугоплавкие элементы W, Nb, Та, и в наши дни - Re. В сложном наборе реакций с у -фазой, карбидами и матрицей участвует Hf. [c.23] С углеродом, конечно, всегда были сложности. В ряде случаев матричные карбиды, как продукт твердофазных реакций, выступают в качестве точечных упрочнителей. Карбиды (и Zr, и В) оказывают благоприятное влияние на границы зерен. Однако современному поколению монокристаллических сплавов Сг, Zr и В, как правило, не нужны, ибо в этих сплавах нет границ зерен. [c.23] на протяжении многих лет (1950—1970) все большие количества различных элементов вводили в суперсплавы, чтобы оказать определенное влияние на их механические и химические свойства. В 1980-х гг. оказалось, что достигнув максимального уровня свойств, начинают удалять из сплавов некоторые элементы, восполняя их роль усовершенствованием процессов обработки. В табл.1.1 сравнивают составы двух сплавов, разработанных в 1930-х гг., с составами ряда сплавов, получивших распространение в наши дни. Важно заметить, однако, что большинство сплавов-ветеранов продолжают жить. В частности, Nimoni 80А, In onel X и Х-40 предназначаются сегодня для многих критически важных деталей, где их свойства по-прежнему приемлемы. [c.23] Согласно классической равновесной металлургии химический состав сплава определяет, какие твердые фазы в нем присутствуют. В свою очередь фазы порождают видимую микроструктуру. Поэтому в физическом понимании суперсплавы характеризуются химическим составом, фазовым составом и микроструктурой. Фазовому составу суперсплавов посвящен следующий раздел. [c.25] На рис. 1.5 приведены наиболее важные физические фазы (идентифицированные за последние 50 лет), которые ответственны за уникальное упрочнение суперсплавов. Некоторые фазы пагубно влияют на, поведение суперсплавов. Они также идентифицированы. Конечно, все фазы потенциально способны реагировать друг с другом и с матрицей сплава. В наиболее тяжелом режиме эксплуатации конструкционный суперсплав превращается в нагретый до белого каления объект, в котором в условиях химической динамики, твердые фазы претерпевают непрерывное изменение при температурах. лишь на несколько градусов ниже температуры плавления. [c.25] В настоящее время в никелевых и кобальтовых суперсплавах присутствуют главным образом карбиды типа и Mg , легко поддающиеся воздействию термической обработки. Медленно распадающиеся карбиды типа МС используют в качестве стока для углерода в процессе эксплуатации сплавов. Подробности поведения у -фазы приведены в главах, посвященных сплавам конкретного класса. [c.27] Какие фазы образуются в суперсплавах, каковы процессы их возникновения и реакции, как ими управлять- вот основные сведения, необходимые для успешной разработки состава сплавов и технологии их обработки. [c.28] Образование фаз определяется химическим составом, а фазы, в свою очередь, порождают микроструктуру. Мы уже упоминали, что первые металлурги, разработавшие суперсплав, не замечали тончайших когерентных частиц преципитата у -фазы, которые сделали их сплавы прочными и эффективными. И только с появлением электронной микроскопии 1950-х гг. начали по настоящему понимать видимую (т.е. физическую) связь поведения суперсплавов с типом и чрезвычайной сложностью образующих его фаз. Еще позднее разобрались во взаимодействии дислокаций с элементами структуры сплавов системы у/у. [c.28] На рис.1.7 представлен набросок микроструктуры суперсплавов при увеличении около 10000 (оригинал уменьшен примерно в 4 раза) в виде панорамы ее 50-летнего развития, которое сопровождалось непрерывным возрастанием прочности в сочетании с приемлемой пластичностью. Этому сочетанию соответствует структура в зоне, составляющей верхние две трети рисунка. В структуре нижней трети рисунка присутствуют некоторые фазы, которые, как оказалось, вызывают охрупчивание, снижение прочности и порождают ряд других проблем. [c.28] У кобальтовых суперсплавов микроструктура (см. гл. 5) не так сложна, как у никелевых. Сопротивление ползучести у кобальтовых сплавов зависит главным образом от твердорастворного упрочнения и от взаимодействия карбидов с дефектами решетки, — дислокациями и дефектами упаковки. Упрочняющая у -фаза в кобальтовых сплавах не образуется, но металлурги стремятся использовать различные комбинации карбидов (например, МС, М С и М зС ), пытаясь достичь такого же упрочнения. Сплавы на основе железа, созданные в 30-х гг., были аналогичны кобальтовым. Однако никелевые сплавы с высоким содержанием железа (см. гл.6) сложнее, в них образуется и у -, и у -фазы. Поэтому можно считать их никелевыми сплавами, которые сильно разбавлены железом. Таким образом, металлурги, специализирующиеся в области суперсплавов, разработали и реализовали практически ряд упрочняющих реакций. Это позволило создать сложную структуру, являющуюся продуктом взаимодействия элементов и образованную вполне самостоятельными фазами, которые по сложности не имеют себе равных. [c.30] Вернуться к основной статье