Длительная прочность сплавов на основе никеля

Рис. 15. Длительная прочность сплавов на основе никеля

Увеличение температуры газа прежде всего ограничивается прочностью рабочих лопаток турбины. Решение задачи повышения температуры газа при сохранении необходимой надежности работы элементов газовой турбины идет по двум направлениям дальнейшее повышение жаропрочности и жаростойкости материалов, а также разработка керамических и спеченных материалов для турбинных лопаток. Опыт показывает, что решение этой проблемы связано с большими трудностями. Средний темп прироста температуры газа благодаря повышению жаропрочности металлических материалов за последние 20 лет не превышает 10 К в год. В настояш,ее время турбинные лопатки, выполненные из лучших литых сплавов на основе никеля и кобальта, могут работать длительное время без охлаждения при температуре газа не выше 1250 К. [c.188]

Экструдированные прутки из ДКМ имеют более высокие показатели длительной прочности и ползучести при высоких температурах, чем холоднокатаные. ДКМ на основе никеля при температуре свьппе 1000 °С имеют в два-четыре раза более высокую прочность и жаростойкость, чем жаропрочные сплавы на основе никеля и кобальта, [c.804]

Здесь приведены данные по химическому составу, длительной прочности, механическим свойствам при растяжении и физическим свойствам некоторых суперсплавов. Это либо наиболее распространенные, либо недавно созданные перспективные суперсплавы на основе никеля, кобальта и железа, ожидающие внедрения. Приведены номинальные значения параметров для прошедших обычную для данного материала обработку. Механические свойства материалов, полученных направленной кристаллизацией и имеющих преимущественно ориентированную структуру, характеризуют, если это не оговорено особо, свойства в продольном направлении. Как отмечалось в самой книге, механические свойства некоторых сплавов могут существенно изменяться после термической или термомеханической обработки. В этом случае приведенные данные не следует использовать для инженерных расчетов, они скорее будут полезны для изучения и сравнения сплавов. [c.352]

Использование ТЦО сплавов алюминия, титана и никеля также позволило повысить характеристики вязкости разрушения, длительной и усталостной прочности. Кроме того, ТЦО сплавов на основе А1— Mg—Si может с успехом заменить длительную операцию искусственного старения. [c.603]

Прочность при высоких температурах сплавов на основе кобальта зависит от упрочнения твердого раствора и часто от дисперсности стабильных карбидов. Кроме никеля и хрома, наиболее часто используемыми легирующими элементами в этих сплавах являются молибден, ниобий, тантал и особенно вольфрам. Добавки бора применены для придания сплаву повышенных механических свойств при высоких температурах. В некоторых сплавах используют также титан. В табл. 42 перечислены номинальные составы и приведены данные о длительной прочности типичных сплавов на основе кобальта, использующихся в настоящее время. [c.184]

Предполагается использование композиционных материалов на никелевой основе для длительной работы при температурах выше 1000° С. Однако разработка таких материалов затруднена из-за отсутствия упрочнителей, которые могли бы без потери прочности длительно работать в контакте с никелевой матрицей. Из металлических упрочнителей с точки зрения совместимости с никелевой матрицей лучшей пока остается вольфрамовая проволока, обеспечиваюш,ая довольно высокие значения длительной прочности в композиционных материалах на основе никелевых сплавов. Характеристики прочности и длительной прочности некоторых композиций приведены в табл. 18—22 и 61. Из таблиц видно, что введение вольфрамовой проволоки в количестве 40— 70 об. % позволяет получить материал с длительной (100-часовой) прочностью при 1100° С, равной 13—25 кгс/мм . Основными недостатками этих материалов является высокая плотность и необходимость защиты от окисления при высоких температурах. В этой же таблице приведены свойства композиции никель—углеродное волокно. Композиция привлекательна своей невысокой плотностью. Однако прочность ее невелика, и композиция не может работать длительно при температурах выше 1000° С из-за взаимодействия волокна с матрицей. [c.217]

Жаропрочные и жаростойкие сплавы получают на основе системы никель - хром с легирующими добавками вольфрама, молибдена, титана, алюминия. Они стойки к образованию окалины на поверхности в газовых средах при нагреве свыше 500 °С. Повышенная длительная прочность, высокое сопротивление ползучести и усталости достигаются за счет введения в сплавы [c.464]

Никель и никелевые сплавы, содержащие 55 % Ni и более, являются важнейшими конструкционными материалами благодаря их высокой коррозионной стойкости, жаростойкости, жаропрочности, пластичности при низких и высоких температурах, длительной прочности. Никель используют для переработки на полуфабрикаты (листы, ленты, полосы и т.д.) как конструкционный материал и для изготовления сплавов на никелевой основе. [c.462]

Сплав инконель XV 0,05% С 14% Сг 6% Ре 2,5% Т1 0,6% А1 остальное — никель. Этот сплав, как и все сплавы на никелевой основе, должен иметь весьма низкое содержание серы (<0,01%). Термическая обработка сплава закалка с 1150° С (выдержка 2—4 часа), охлаждение в воде, старение при 850° С, 24 часа. Сопротивление ползучести и усталостным разрушениям при высоких температурах показано на фиг. 130, пределы длительной прочности приведены в табл. 40. [c.738]

Другими элементами, действующими как упрочнители твердого раствора в никеле, являются молибден и вольфрам. Кобальт также присутствует во многих никелевых сплавах. Бор и цирконий добавляют в малых контролируемых количествах для повышения длительной прочности, сопротивления ползучести и склонности к горячей деформации. Наблюдавшийся сейчас прогресс в развитии сплавов на никелевой основе связан с вакуумной плавкой. В табл. 41 перечислены номинальные составы типичных никелевых сплавов, использующихся в настоящее время. [c.177]

Рис. 3.46. Зависимость высокотемпературной прочности сплавов на основе никеля, дисперсиоиноупрочненных частицами ThOj, при 1093 С от степени вытянутости stfre6 ТА — торированные сплавы — предел текучести предел длительной проч-

В работе [51] исследована длительная прочность некоторых композиций сплавов на основе никеля при 1093 и 1204 °С. Типичные кривые длительной прочности при растяжении в атмосфере гелия представлены на рис. 15. В работе [44] исследовано разрушение при ползучести других сплавов на основе никеля (Нимокаст 713С) при 1000 и 1100 °С, результаты также приведены на рис. 15. [c.284]

Введение бора увеличивает длительную прочность сплава, и этот эффект, обнаруженный на сплаве ХН77ТЮ, был затем широко использован прн создании жаропрочных сплавов на основе никеля. [c.433]

В работе [170] был использован метод механико-термической обработки (МТО) с целью создания в сплавах на основе никеля (ХН77ТЮР) полигональной структуры, а для увеличения стабильности ее сплав после образования субструктуры подвергали старению для выделения фазы у на полигональных стенках. Обработка проводилась по следующему режиму закалка с 1080° С на воздухе, деформация растяжением 0,3%, нагрев при 550° С в течение 200 ч и, наконец, старение при 700° С в течение 16 ч. По сравнению с обычной термической обработкой (без полигонизации) длительная прочность сплава при 700 и 900° С была примерно в два раза больше (рис. 78). [c.199]

На рис. 3.46 приведены зависимость условного предела текучести предела длительной прочности за 100 ч и напряжения, соответствующего минимальной скорости ползучести 10 сплавов на основе никеля, дисперсионноупрочненных частицами ThOa при 1093 °С, от степени вытянутости зерен. Последняя определяется как отношение длины зерна в направлении оси напряжения к его ширине. Сплав TD-никель, подвергнутый волочению после литья и отжигу, является поликристаллическим сплавом, состоящим из тонких, вытянутых в одном направлении кристаллов. Из рис. 3.46 следует, что при увеличении степени вытянутости зерен прочность при высокотемпературном растяжении и сопротивление ползучести увеличиваются. Отсюда ясно, что в указанных сплавах интеркристаллитное разрушение, обусловленное зернограничным скольжением и механизмом диффузии, [c.87]

Жаропрочные сплавы на основе ни-К5ЛЯ. Чистый никель имеет низкую длительную прочность порядка 40 МПа при 800 за 100 ч. Повышение свойств достигается путем комплексного легирования, в результате которого образуются многофазные сплавы, отвечающие требованиям современного машиностроения. Хром, кобальт, молибден, вольфрам, ванадий, гафний упрочняют твердый раствор, основу сплава. Помимо этого, хром играет активную роль в защите сплавов от окисления молибден, вольфрам, ванадий образуют в сочетании с хромом упрочняющие сплав карбидные фазы МеА, Ме Св, МевС. [c.433]

Для современной техники нужны материалы, обладающие жаропрочностью и особенно длительной прочностью при нагревании до 1000—1200° С и выше в сочетании с хорошей стойкостью против тепловых ударов и эррозии. В то же время существующие жаропрочные стали и сплавы на основе железа, никеля и кобальта могут работать при нагревании до 650—900° С (рис. 35). В связи с этим в настоящее время тугоплавким металлам и их сплавам уделяют большое внимание. [c.147]

Сплав инконел ь-Ш содержит 0,05% С 0,14% Сг 6% Ре 2,5% Т1 0,6% А1 остальное никель. В этом сплаве, впрочем, как и во всех других сплавах на никелевой основе, следует добиваться содержания серы не более 0,01%. ТермическЗ) обработка сплава состоит из закалки с 1150-(выдержка 2—4 часа) с охлаждением в воде и старения при 850° в течение 24 час. Пределы длительной прочности сплава инко-нель- У указаны в табл. 43. [c.863]

Данные различных авторов по влиянию ВМТО на жаропрочные свойства аустенитных сталей, никеля и сплавов на его основе обобщены в табл. 5. Применявшиеся режимы ВМТО позволили увеличить на 15—20% предел длительной прочности сталей и сплавов на базе 100 час. Оюо и продлить срок их службы в 3—8 раз, у образцов из сплава нимоник долговечность была увеличена в 15 раз [73]. Значительно больший эффект упрочнения получен на технически чистом никеле, долговечность которого после ВМТО возросла примерно в 20 раз, а на малых базах испытания — в 100 раз при этом скорость ползучести уменьшается на три порядка [85, 72, 73]. [c.45]

В системах с ограниченной растворимостью образуются связи второго типа. Обратимся к композиту никель — вольфрам. Согласно Хансену и Андерко [14], никелевый сплав с 38% вольфрама находится в равновесии с твердым раствором на основе вольфрама, содержащим малые количества никеля (менее 0,3%). Такое равновесие предполагает равенство химических потенциалов. Этот принцип был использован Петрашеком и др. [33] при разработке сплава на Ni-основе для композита никелевый сплав — вольфрам. Вначале был использован сплав Ni-S0 r-25W. Затем в него были добавлены титан и алюминий. Во второй серии сплавов содержание вольфрама было понижено он был частично заменен другими тугоплавкими металлами ниобием, молибденом и танталом. Совместимость этих сплавов с вольфрамовой проволокой оказалась выше, чем у стандартных жаропрочных сплавов, но все же ниже, чем у сплавов, легированных только вольфрамом. Дальнейшее существенное улучшение, совместимости достигается добавками алюминия и титана, однако механизм влияния этих элементов на совместимость отличен от рассматриваемого здесь регулирования химических потенциалов. По заключению авторов, во избежание существенного уменьшения сечения вольфрамовой проволоки за счет диффузии следует использовать проволоку диаметром 0,38 мм. После выдержки при 1366 К в течение 50 ч глубина проникновения составляла 26 мкм, что соответствует коэффициенту диффузии (2-f-5) -10 ы / . Уменьшением сечения. волокна за счет диффузии можно объяснить более крутой наклон кривых длительной прочности в координатах Ларсена — Миллера для композита по сравнению с проволокой. [c.132]

Диффузионный критерий жаропрочности оказывается недостаточным, если сравнивать никель, кобальт и у-железо. Эти металлы имеют примерно одинаковые энергии активации самодиффузии 268, 280 и 2 ЭЗ кдж1г-атом (64, 67 и 70 ккал1г-атом) соответственно. Однако сопротивление ползучести и длительная прочность при одинаковой температуре и напряжении у никеля и кобальта и сплавов на их основе больше, чем у сплавов железа. Исходя из диффузионного критерия [363] никелевые сплавы можно эксплуатировать при температурах до 800° С, в то время как литые никелевые сплавы со значительным количеством уп-рочняюш,их фаз могут применяться при 1000° С и более высоких температурах. [c.389]

Чрезвычайно опасной примесью жаропрочных аустенитных сталей и сплавов на никелевой основе является олово. Даже ничтожные количества этого элемента резко снижают длительную прочность. Влияние олова на горяч ел омкость аустенитных швов не столь энергично, ввиду довольно высокой растворимости олова в никеле — до 20% в равновесных условиях. Как и следовало ожидать, в неравновесных условиях кристаллизации сварочной ванны, никелеоловянистая эвтектика образуется при значительно более низких концентрациях олова. В шве типа 25-20 обилие горячих трещин наблюдается при 2—3% Sn (рис. 88, б). Увеличение [c.215]

Структурное состояние жаропрочных никель-хромовых сплавов после технологической термической обработки является нестабильным, и в процессе эксплуатации возможно протекание различных структурных изменений, связанных как с зарождением и развитием новых фаз, так и с эволюцией существующих фаз. Нестабильность первого рода может быть связана с выделением охруп-чикяютиу типя гт-фя кг пг-твеппого раствора на основе хрома и С перерождением у -фазы в г - или 8-фазы. Отрицательное влияние таких превращений на свойства жаропрочных сплавов определяется как морфологией выделяющих фаз, так и изменением состава твердого раствора. Другой тип нестабильности обусловлен продолжением при эксплуатации превращений, начавшихся в ходе технологической термической обработки, и заключается в протекании процессов выделения, роста и растворения у -фазы, а также карбидных, карбонитридных и боридных фаз. Это способствует снижению значений эксплуатационных характеристик, и в первую очередь предела длительной прочности. [c.8]

Контроль качества соединения в процессе ДС металлов и их сплавов можно осуществлять также измерением электросопротивления зоны контакта. При этом пропускают электрический ток через эту зону. Падение напряжения на участке, прилегающем к стыку, больше, чем в основном металле, так как электросопротивление зоны сварки более высокое из-за наличия в ней дефектов в виде непроваров, окисных включений и др. Величина этого сопротивления зависит от формы, размеров дефектов и их концентрации [10, 20]. В основе этого способа контроля лежит корреляция зависимостей электросопротивления, предела прочности и других эксплуатационных критериев качества сварного соединения от длительности времени сварки (рис. 4). При проведении контроля обычно используется четырехконтактный метод, позволяющий избежать ошибок в измерении электросопротивления, обусловленных нестабильностью контакта между щупом и изделием. Для уменьшения влияния термоэлектродвижущей силы, возникающей в зоне высокой температуры между изделием и выводными проводниками, последние изготовляют из того же материала, что и соединяемые детали изделия. Для измерения электросопротивления можно использовать микроомметр типа М246 или потенциометр типа Р348. С помощью измерения электросопротивления проводился активный контроль ряда сварных соединений СтЗ + СтЗ, сталь 45 4 сталь 45, СтЗ + медь + никель АД1, СтЗ + медь, СтЗ + никель и др. [c.247]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...