ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сплавы на основе никеля. И.В.Росс, Ч.Т.Симс из "Суперсплавы II Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Кн1 " Прочность сложных никелевых суперсплавов можно проанализировать в терминах основных механизмов упрочнения. Это механизмы, которые действуют в двойных сплавах системы никель-алюминий, но изменены разделением легирующих элементов между у- и у -фазами для воздействия на кинетику укрупнения выделений, энергию антифазных границ и размерное несоответствие. [c.124] В обобщенном виде основные требования при проектировании сплавов сводятся к следующему. [c.124] В терминах- модели упрочнения, вызванного упорядочением, проанализировали несколько групп экспериментальных данных, собранных в табл. 3.2. Анализ продемонстрировал заметное влияние содержания легирующего элемента на энергию АФГ . Практически все суперсплавы содержат и Сг, и Ti, хотя влияние их на энергию АФГ противоположно. Проектируя сплав, следует стремится к максимально возможному увеличению 2Го. Гляйтер и Хорнбоген [21] привели доказательство связи между параметрами упорядочения и размером частиц в сплавах системы Ni- r—А1. Следовательно, прочность может меняться с изменением длительности старения и температуры только за счеТ упорядочения. С другой стороны, если механизм перерезания частиц изменяется с изменением температуры, необходимо принимать в расчет характеристики дефектов упаковки, образующихся в результате перерезания [14], [24], [25]. [c.125] Ввиду явной значимости размерного несоответствия для стабильности сплавов при высоких температурах необходимо рассмотреть наилучшие способы управления этим несоответствием в аустенитных сплавах [з]. Самый лучший способ — раздельное растворение легирующих элементов в - и у -фазах, т.е. разделение их между фазами. Титан и ниобий входят в у -фазу и увеличивают параметр ее решетки. Хром, молибден и железо в основном входят в э -фазу, расширяя ее решетку (для Сг этот эффект будет небольшим). Тантал должен вести себя подобно ниобию, а вольфрам - подобно молибдену. Кобальт занимает место преимущественно в у-фазе и лишь слабо влияет на параметры ее решетки. Чтобы приблизиться к нулевому размерному несоответствию, влияние элементов, направляющихся в у -фазу, должно уравновешиваться влиянием элементов, растворяющихся преимущественно в у-фазе. [c.127] Изменение параметра решетки у-фазы за счет вывода молибдена и вольфрама из у-твердого раствора может произойти либо вследствие старения с образованием карбидных выделений и их превращения, либо в результате образования с, ц и других топологических плотноупакованных (т.п.у.) фаз (см. гл. 7). Следовательно, в сплавах, которые до эксплуатации характеризовались малым или нулевым размерным несоответствием, последнее может достигнуть значительных масштабов за время пребывания при высоких температурах и привести к потере сопротивления ползучести. К тому же, коэффициент термического расширения у у-фазы выше, чем у у -фазы, поэтому желательно получать сплав, у которого параметр решетки у -фазы при комнатной температуре несколько больше, чем параметр решетки у-фазы, чтобы достичь малого размерного несоответствия при рабочих температурах. [c.127] Суперсплавы на никелевой основе — наиболее сложные нх шире всего применяют для изготовления деталей, работающих при самых высоких температурах. Для многих металлургов никелевые суперсплавы — самые привлекательные. Их гомологические ра эчне температуры выше, чем у любой из распространенных систем, а в двигателях с повышенными техническими характеристиками их весовая доля превышает 50 %. Металлофизика этих сплавов сложна, неоднозначна и подчас опирается на интуитивные решения. Тем не менее, зависимость их свойств от структуры изучена лучше, чем у любых материалов, предназначенных для использования в диапазоне 650—1100 °С. [c.128] В период с 1940 до 1965 г. наибольшее внимание уделяли таким свойствам материалов турбинных лопаток авиадвигателей, как высокотемпературный предел прочности при растяжении, предел длительной прочности до 5000 ч и стойкость против окисления. С другой стороны, конструкторам промышленных турбин были нужны лопаточные сплавы, у которых длительная прочность надежно определена для гораздо большего срока службы, и которые хорошо сопротивляются горячей коррозии. Теперь и конструкторы авиадвигателей с увеличенной долговечностью, и конструкторы промышленных газовых турбин, компенсирующих пиковые потребности в производстве электроэнергии, нуждаются в материалах, сочетающих совокупность вышеупомянутых свойств с превосходным сопротивлением МНОГОЩ1КЛОВОЙ и малощ1кловой термической усталости. Таким образом, чтобы обеспечить высокую работоспособность и надежность двигателям авиационных транспортных систем повышенного качества с ресурсом 20000—50000 ч н промышленным турбинам с ресурсом 100000 ч, необходим учет многих факторов. [c.128] Чтобы решать подобные проблемы, разрабатывают новые приемы, новую металлургическую стратегию резко возрастают темпы работ по исследованию фундаментальных характеристик твердофазных аустенитных систем. За многие годы развития и совершенствования металлургическая наука о никелевом суперсплаве, достигла значительной ясности. Сегодня, в расчете на использование в будущих более совершенных энергоустановках, ведут оценку конкурентных материалов, в частности, керамики и тугоплавких металлов. Однако их надежность еще предстоит доказать [1]. [c.128] Данная глава посвященаГ рассмотрению металлофизических аспектов науки о никелевых суперсплавах с классических позиций просвещенного эмпиризма . Цель — установить базовые соотношения между химическим составом, структурой и свойствами. Основные представления о природе упрочнения этих сплавов изложены в гл. 3. [c.128] Вернуться к основной статье