Дисперсно упрочненные системы

Высокая сопротивляемость ползучести большинства современных жаропрочных металлических материалов создается присутствием мелкой и достаточно устойчивой (в отношении коалесценции) дисперсной фазы. Обычно такая фаза образуется при распаде твердого раствора в процессе термообработки (дисперсионно упрочненные сплавы) или вводится в состав сплава иным путем, например, методами порошковой металлургии (дисперсно упрочненные системы или дисперсные композиты). [c.55]

Для простоты в дальнейшем будут обсуждаться только дисперсно упрочненные системы, поскольку все получаемые при этом выводы, кроме случая преодоления частиц перерезанием, будут относиться и к дисперсионно упрочненным системам. [c.156]

РИС. 11.6. Схематическое представление закономерностей ползучести дисперсно упрочненной системы [ 26б]. [c.165]

Многофазные дисперсионно и дисперсно упрочненные системы [c.184]

Из всех возможных механизмов пластической деформации металлических материалов в дальнейшем будут рассмотрены только механизмы, которые реализуются в области более высоких гомологических температур и низких нормированных напряжений. При этом целесообразно рассмотреть по отдельности однофазные металлические материалы (чистые металлы и твердые растворы) и многофазные (дисперсионно и дисперсно упрочненные) системы. Для каждой из этих групп металлических материалов прежде всего приведем основные уравнения, на базе которых строится деформационная карта, даже если они уже приводились в предыдущих главах (иногда в несколько иной форме). [c.199]

Дисперсно упрочненные системы 55 - 57, 155 - 170, 184,- 189, 199, 200, 204 Дисперсные композиты 55, 155,166 -169 [c.296]

В сплавах на основе тугоплавких металлов различают искусственные и естественные дисперсные системы. Высокая жаропрочность искусственных систем связана с торможением процессов рекристаллизации и роста зерна. В естественных системах жаропрочность достигается, кроме того, благодаря дисперсному упрочнению, поскольку карбидная дисперсия второй фазы обладает значительным сопротивлением коагуляции. [c.228]

Создание жаропрочных сплавов для работы при температурах 1300 - 1800°С возможно в результате дисперсного упрочнения тугоплавкими тонкодисперсными оксидами. Так, вольфрам упрочняют диоксидом тория молибден - диоксидом циркония цирконий -оксидом иттрия и т.д. Разработаны сплавы системы W - Мо, W - Мо - Re с диоксидом тория, которые обладают высокими значениями прочности, жаропрочности и модуля упругости (см. табл. 26). [c.415]

Сплавы В-88 и С-1 принадлежат к числу наиболее прочных ниобиевых сплавов (рис. 19.7). Твердорастворное упрочнение сплава С-103 (см. табл. 19.5), очевидно, в сильной степени зависит от содержания гафния, а дисперсное упрочнение - от содержания комплексных карбидов типа МеС. По-. крытие у него "на собственный манер", но оно работает. Таким образом, система сплава С-103 с покрытием — первая, положившая начало применению тугоплавких металлов в авиационных двигателях. Этот сплав применяют и в двигателях ракет, когда требуется умеренная прочность в диапазоне, 1093-1370 °С. [c.311]

Дисперсная фаза в матрице может быть создана и другими способами. Чаще всего встречающиеся дисперсные оксидные частицы могут быть введены в матрицу методом порошковой металлургии или методом внутреннего окисления. Дисперсно упрочненные металлы или сплавы часто называются дисперсными композитами или просто композитами. К дисперсно упрочненным металлическим материалам также относится алюминий, упрочненный окисью алюминия (система металл - оксид также является композитом), В настоящее время наиболее важным представителем дисперсных композитов является сплав Ni - 20 Сг, дисперсно упрочненный оксидом тория или окси- [c.155]

В естественных дисперсных системах жаропрочность обеспечивается не только торможением процессов рекристаллизации и роста зерен, но и в соответствии с механизмом дисперсного упрочнения, естественно, если вторая фаза обладает достаточным сопротивлением коагуляции. Было обнаружено, что карбидная дисперсная фаза [c.473]

Нарушение структуры металла при деформации всегда сопровождается возрастанием предела текучести (наклеп, упрочнение), а восстановление нарушенной структуры в деформированных металлах (отдых, рекристаллизация) всегда связано со снижением предела текучести. В дисперсных же системах с коагуляционной структурой (глинистые растворы и другие коллоидные системы) восстановление частично разрушенной в потоке структуры носит тиксотропный характер, т. е. всегда сопровождается повышением предела текучести и прочности [39]. [c.58]

Повышение прочности молибдена объясняется поверхностным науглероживанием (молибден — более активный карбидообразователь, чем железо, так как расположен в периодической системе элементов левее железа имеет менее достроенную электронную с -оболочку [91, 92]), образованием карбидов молибдена и их выделением при охлаждении в дисперсном виде (дисперсионное твердение). Эти процессы, приводящие к упрочнению молибдена, и обусловливают изменение характера разрушения — оно происходит не по молибдену, а по сварному шву. [c.99]

Хорошо известен эффект дисперсионного твердения, заключающийся в упрочнении сплава при старении, когда в многокомпонентной однофазной системе выделяется равновесная фаза, причем ее появлению может предшествовать выделение промежуточных нестабильных фаз. На начальных стадиях образуются дисперсные частицы, когерентно связанные с матрицей. По мере развития процесса старения количество частиц возрастает, а их размер увеличивается. Критическое состояние структуры связано с потерей когерентности частиц с матрицей, приводящей к укрупнению частиц. [c.244]

Рис. 35. Повторные измерения зависимости напряжения сдвига от деформации на одном и том же образце пластичной дисперсной системы с целью регистрации процессов упрочнения и разупрочнения на различных стадиях деформирования

Известно, что эффект дисперсионного упрочнения при прочих равных условиях зависит от объемной концентрации фазы и от ее дисперсности. Ширина области -твердого раствора на диаграммах с ограниченной растворимостью компонентов определяет возможное максимальное количество выделяющейся при старении избыточной фазы. Этот факт, по-видимому, объясняет отмеченное [26] менее эффективное упрочнение хрома частицами Zr , чем Ti , Nb и ТаС. Несмотря на более высокую термодинамическую прочность Zr , по-видимому, из-за очень узкой области а (Сг)-твердого раствора в системе Сг—Zr (известно, что растворимость циркония в хроме очень незначительна [15] и общее количество дисперсной фазы Zr , выделяющейся при старении, значительно меньше, чем в системах Сг—Nb (Ta , Ti )), Zr упрочняет слабее. [c.283]

Жаропрочные сплавы представляют собой многокомпонентные и многофазные системы. Причем, несмотря на то, что роль дисперсных фаз в упрочнении сплавов велика, определяющим фактором, особенно при высоких температурах, является прочность твердого раствора. В этой связи интересно выяснить влияния отдельного и совместного воздействия компонентов, входящих в состав твердого раствора жаропрочных сплавов, на механические свойства последних при различных температурах. Для этого можно воспользоваться измерением микротвердости, которая характеризует сопротивление изучаемого материала пластическому деформированию и может служить критерием для оценки свойств прочности и пластичности [2, 3, 6]. [c.25]

В металлических материалах упрочненных дисперсными частицами второй фазы, определенная доля частиц расположена, как правило, на границах. Такие частицы создают препятствия движению граничных дислокаций, и поэтому можно ожидать, что в системах, содержащих дисперсную вторую фазу, диффузионная ползучесть будет контролироваться движением граничных дис- [c.184]

На этом примере видно, что соединения с большой теплотой образования характеризуются наибольшей структурной стабильностью. С этой точки зрения, оптимальными свойствами обладают дисперсионно упрочненные сплавы, содержащие частицы окислов, но и менее стабильные системы также могут иметь практическое значение. Необходимо учитывать при оценке свойств системы, в частности ее стабильности, силы сцепления между матрицей и дисперсными частицами выделений. [c.298]

Факторы упрочнения за счет образования твердых растворов и выделения дисперсных фаз в металлических системах рассмотрены в монографии И. И. Корнилова Физико-химические основы жаропрочности сплавов . Изд-во АН СССР, 1962. [c.299]

Поскольку упрочнение в армированных волокнами системах зависит главным образом от свойств волокон (матрица действует только как среда для передачи напряжения), такие системы по своим высокотемпературным характеристикам должны превосходить системы, упрочненные дисперсными частицами (см. гл. IX). В качестве армирующих используют собственно волокна, усы или проволоку из железа, стали, вольфрама, никеля, молибдена, титана и других металлов, графита, окислов алюминия, бериллия или кремния, карбидов, нитридов, боридов и других тугоплавких материалов. [c.462]

Материалы I — твердые растворы и дисперсно-твердеющие (стареющие) вы II—дисперсно-упрочненные металлы III—керметы IV — армировг волокнами металлы. Системы (в скобках указано объемное содержание в фазы) [c.96]

Из физико-химических принципов упрочнения для тугоплавких металлов наиболее важными оказываются твердорастворное упрочнение металлической основы и повышение ее прочности дисперсными частицами. Твердорастворному упрочнению ОЦК металлов в области высоких температур способствует легирование более тугоплавкими металлами, повышающими температуру плавления и электронную концентрацию сплава. Наиболее эф )ективным оказалось дисперсное упрочнение тугоплавких металлов высокопрочными карбидами, нитридами, оксидами, боридами металлов IV—V групп, обладающих наивысшими характеристиками термодинамической стабильности и прочности. Рациональной основой для разработки жаропрочных сплавов могут служить тройные системы металл V, VI групп — металл IV группы—элемент внедрения, где металл V—VI групп представляют основной компонент, а тугоплавкое соединение MeivX — упрочняющую фазу, образующую с ним квази-бинарную эвтектическую систему. Переменная растворимость соединения в матрице позволяет реализовать путем термической обработки дисперсионное упрочнение деформируемых сплавов, а при [c.4]

Высоковалентные тугоплавкие металлы V и VI групп периодической системы элементов обеспечивают условия для диссоциации и полного растворения в них тугоплавких и прочных карбидов и нитридов. При металлургическом методе получения дисперсионно-и дисперсно-упрочненных сплавов на основе тугоплавких металлов [c.133]

Наложение эффектов дисперсионного твердения (старения) и дисперсного упрочнения приводит к сложной двугорбой форме кривых Жаропрочности. Коагуляция дисперсных частиц при температурах выше 0,4 Тпл ведет к смеш,ению второго максимума от эвтектического состава в сторону дозвтектических сплавов. При высоких Температурах эвтектическому составу отвечает минимум твердости. Второй минимум на изотерме твердости соответствует составам, разделяющим дисперсионно-твердеющие, т. е. стареющие, и дисперсно-упрочненные, эвтектические сплавы. Примером такого рода диаграмм состав— длительная твердость могут служить системы Nb—ZrN и Nb—HfN [29—30] (рис. 58, б). [c.170]

Дисперсионное и дисперсное упрочнения сплавов ванадия до последнего времени не находили широкого применения. Это, видимо, можно объяснить тем, что твердорастворное легирование ванадия, особенно при высоком содержании легирующих элементов, обеспечивает упрочнение, сохраняющееся до высоких для ванадия рабочих температур (—1000° С) без резкого снижения его низкотемпературной пластичности (рис. 116) [1, 2]. Вместе с тем стали появляться работы по исследованию закономерностей формирования гетерофазных структур в системах V—Meiv—С [10,11] по влиянию добавок углерода и азота на прочностные свойства сплавов ванадия, содержащих один или несколько из элементов цирконий, ниобий, титан [12, 13, 2]. Сведения пока очень ограниченные, одна-, ко уже сейчас прослеживается закономерность в изменениях свойств [c.278]

Для вольфрама, имеющего наиболее высокую температуру плав ления (3410° С) и наибольшую среди всех тугоплавких металлов по абсолютным значениям жаропрочность при температурах около 2000° С, дисперсное упрочнение, по-видимому, может рассматриваться как основной резерв повышения прочности и жаропрочности при температурах более 0,5 Т п- Упрочнение металлическими фазами в системах с ограниченной растворимостью в твердом состоянии металла в вольфраме (W—Re, W—Meiv, W—Me платиновой [c.293]

Согласно систематизации тройных диаграмм тугоплавких металлов с элементами внедрения перспективными для разработки дисперсно-упрочненных сплавов вольфрама должны являться системы W—Zr(Hf)—С и W—Ta(Nb)—С. Системы W—Meiv—С (см. тип тип III, табл. 18) характеризуются устойчивым равновесием между W и соединением Meiv , образующими между собой квазибинарнук> систему эвтектического типа. Температура эвтектики в системе W—НЮ составляет 2890° С [47], а в системе W—Zr —2790° С [83]. Состав эвтектики 20 мол. % Hf [9, 47] и 23,3 мол. % Zr [19] соответственно. По данным [47], максимальная растворимость Hf в вольфраме при температуре эвтектики составляет 3 ат.%. [c.294]

Механизм упрочнения при старении сплавов различных систем состоит в том, что зоны предвыделений и образующиеся дисперсные частицы, имея по сравнению с матрицей различные упругие свойства, создают поля напряжений, взаимодействующие с дислокациями. В результате движение дислокаций через кристалл затормаживается и деформация сплава затрудняется с другой стороны, дисперсные частицы оказывают также сопротивление переползанию дислокаций (см. рис. 58). Например, у магнитотвердых сплавов структура, возникающая на различных стадиях старения в системе Fe—Ni—Al, способствует увеличению коэрцитивной силы, поскольку зоны предвыделений и области дисперсных выделений, будучи соразмерными с величиной доменов, задерживают переориентацию стенки Блоха в процессе перемагничи-вания сплава. Эффект старения наблюдают и используют не только в системах цветных сплавов (на основе алюминия, магния, титана, никеля), но и в сплавах на основе железа и, в частности, у стали, содержащей [c.112]

Первая система представляет собой композит стекло — А12О3 [27, 37], в котором термическое сжатие обеих фаз было приблизительно одинаковым (а р 8-10 /°С), а отношение модулей было не слишком высоким (т л 5). Зависимость прочности этой системы, приведенная на рис. 15, показывает, что введением второй дисперсной фазы можно получить существенное увеличение прочности. Хотя такое упрочнение нехарактерно для большинства композитных систем, подобные результаты были получены и для других систем, когда термические расширения обеих фаз были очень близкими [6, 17]. [c.44]

И в будущем большое внимание будет уделяться оптимизации системы покрытие/подложка с целью достижения максимального защитного эффекта при минимальном влиянии на механические свойства подложки. Это будет стимулировать применение в качестве подложки материалов новых классов, таких как упрочненные волокнами суперсплавы, сплавы, упрочненные дисперсными оксидами, и т.д., что, в свою очередь, потребует, чтобы взаимодействие подложки с покрытием не влияло на стабильность упрочняющих фаз. И, наконец, такое же, если не большее, внимание должно уделяться проблеме испытания всех вновь разработанных покрытий. Особенно это относится к случаю относительно хрупких покрытий, таких как ТЗБП, когда термомеханические циклические испытания, применяемые для оценки циклической стойкости покрытий, должны быть как можно более близкими к реальности и, в то же время не быть чересчур жесткими, что может свести на нет все возможные преимуш ества таких испытаний. Как всегда, окончательное заключение о пригодности той или иной системы покрытия будет получено лишь после натурных испытаний в реальных условиях эксплуатации двигателя в рабочем режиме. [c.121]

Одним из процессов, лежащих в основе МЛ, является повторяющееся межчастичное сваривание ("холодная сварка") и расслаивание вблизи поверхности размольных шаров, происходящие по мере того, как частицы порошка захватываются интенсивно отталкивающимися шарами, вплоть до достижения стабильного состояния (рис. 178). Последнее характеризуется почти одинаковым размером частиц и насыщением среднего уровня твердости композиционных частиц, в которых отдельные составляющие перестают быть оптичести разрешимыми. В системах, упрочненных дисперсными оксидами, последние располагаются [c.317]

Под композиционными материалами, упрочненными частицами, здесь подразумевают системы, имеющие более чем 20 об.% твердой упрочняющей дисперсной фазы и не включаюшде класс дисперсноунрочненных металлов, которые имеют значительно меньшую объемную долю дисперсной фазы. К тому же диаметр частиц и расстояние между ними в композиционных материалах гораздо больше (обычно более 1 мкм), чем в дисперсноупроч- [c.18]

Куниали. Это сплавы тройной системы Си— Ni—Al. Никель и алюминий при высоких температурах растворяются в меди, но с понижением температуры растворимость их резко снижается. По этой причине куниали эффективно упрочняются закалкой и последующим старением. Упрочнение при старении достигается за счет вьщеления дисперсных фаз №зА1 и NiAl. [c.761]

С другой стороны, у пластичных дисперсных систем даже в условиях ползучести, следовательно, при очень низких напряжениях могут происходить изменения структуры, а именно совершается их упрочнение [21 ]. Оно проявляется не только, как указывалось выше, в значительном уменьшении их способности давать необратимые деформации, но также и в некотором снижении величии обратимых деформаций. Скорость процесса упрочнения повышается с увеличением х, соответственно уменьшается время достижения предельно упрочненного состояния. Под влиянием упрочнения при т = onst вязкость необратимой ползучести увеличивается до некоторого постоянного значения, которому отвечает установившийся режим натекания необратимых деформаций. В зависимости от величины т вязкость может быть как ньютоновской, так и неньютоновской. Отсюда вытекает очень важное заключение, что постоянная вязкость может описывать такую совокупность состояний материала, достижение которых в процессе деформирования, однако, сопряжено при каждом т = onst с изменением его структуры. Сказанное можно обобщить еще далее. Дело в том, что известны такие пластичные дисперсные системы, которые при невысоких напряжениях сдвига являются линейными телами как по отношению к чисто упругим деформациям, так и по отношению к необратимой ползучести, хотя они упрочняются при деформиро. 102 [c.102]

Предварительшя деформация приводит к значительному измельчению структуры, разбивая мартенсит на мепкие области с двойниковой ориентацией, которые морфологически сохраняются после обратного П1)евращения. Последующая деформация такой дисперсной структуры в силу высокого коэффициента деформационного упрочнения, присущего мелкокристаллическому материалу, приводит к эффективному деформационному упрочнению. Деформация сплава 5 ОН 21 М3 в аустенитном состоянии гидроэкструзией на 70% вызывает заметное упрочнение, сопровождающееся снижением пластических свойств о в = 150 кгс/мм , = 145 кгс/мм , 5 =4%, 59% (сохраняется немагнитное аустенитное состояние). При обработке этих сплавов только фазовым наклепом величина предела текучести не превышает уровня 125 кгс/мм при удлинении около 30%. Старение в этой системе не вызывает эффективного упрочнения материала. [c.244]

Эванс и Ноулс [268] предположили,что дислокации распределены в трехмерной дислокационной сетке и что узлы сетки в системах, упрочненных вы- падающими частицами и дисперсной фазой, пространственно зафиксированы. [c.164]

Металлические материалы, упрочненные дисперсными частицами, часто отличаются от однофазных металлических материалов более мелким зерном. Это объясняется тем, что частищ тормозят миграцию границ. Поэтому первоначально предполагалось, что диффузионная ползучесть, благодаря ее сильной зависимости от размера зерен, более важна для материалов, содержащих дисперсные частицы, чем для однофазных материалов. Последующие эксперименты и приведенный здесь теоретический анализ показывают, однако, что это не так и что, наоборот, диффузионная ползучесть такой системы может быть в короткое время совершенно подавлена при достаточно высокой объемной доле частиц второй фазы и соответствующих свойствах этой фазы [99]. [c.189]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...