Никелевые и кобальтовые суперсплавы

Таблица Б.З. Предел текучести и удлинение до разрушения при растяжении литых никелевых и кобальтовых суперсплавов ш динамические модули упругости никелевых, железных и кобальтовых суперсплавов

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]

Одно физическое обстоятельство оказало весьма ощутимую пользу развитию данной работы на сегодняшний день нет никаких сообщений о существовании "четверных" фаз, образуемых металлами рассматриваемых систем. (Четверной называют фазу, которая присутствует в четверном фазовом пространстве, но в отличие от всех других не простирается в его тройную грань.) Следовательно, вне зависимости от числа элементов в данной системе все соотношения между фазами, присущие любому из никелевых или кобальтовых суперсплавов, можно представить в виде диаграмм, которые будут не сложнее четверных. Для любого суперсплава химический состав аустенита (у) в суперсплаве, из которого может выделиться т.п.у. фаза, всегда можно представить той или иной четверной фазовой диаграммой, даже если в этом у-твердом растворе присутствует множество дополнительных элементов. Более того, считают более разумным и практичным представлять составы рассматриваемых сплавов также и с помощью фазовых диаграмм "наиболее близких" тройных систем речь об этом пойдет ниже. [c.295]

Для очень высоких температур, например в камерах сгорания реактивных двигателей, используются системы, содержащие Мо и W-проволоку в матрицах из титана и суперсплавов. Наибольшей прочностью (Св = 2,2 ГПа) при температуре 1093 °С обладает проволока из сплава W—Re— Hf—С, что в 6 раз больше прочности никелевых или кобальтовых суперсплавов при такой же температуре. [c.875]

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]

Наиболее широко покрытия на суперсплавах применяются на узлах и деталях высокотемпературных секций газовых турбин, таких как камеры сгорания, рабочие и направляющие лопатки. Необходимость в таких покрытиях возникла в 1950-х гг. при производстве авиационных двигателей, когда стало очевидно, что требования к составу материала для улучшения его высокотемпературной прочности и достижения оптимальной степени зашиты от воздействия высокотемпературной окружающей среды несовместимы. Повышение рабочей температуры вызывало интенсивное окисление никелевых и кобальтовых суперсплавов, применявшихся для изготовления рабочих и направляющих лопаток турбин. Необходимость решения проблемы окисления суперсплавов привела к разработке алюми-нидных диффузионных покрытий, некоторые из которых применяются до сих пор. [c.89]

Судя по литературным данным [80], на окисление никелевых и кобальтовых сплавов тугоплавкие элементы оказывают влияние трех видов. Влияние одного из них благотворно, поскольку тугоплавкие элементы можно рассматривать как ловушки (геттеры) для кислорода, способствующие образованию защитных слоев из Al Oj и r Oj. Влияние двух других видов — вредное. Во-первых, тугоплавкие элементы уменьшают диффузионную активность алюминия, хрома и кремния, а это противодействует формированию защитного слоя. Во-вторых, оксиды тугоплавких металлов обычно незащитны (т.е. отличаются низкой температурой плавления, высокой упругостью паров, высоким коэффициентом диффузии и другими неблагоприятными характеристиками), и поэтому они нежелательны в качестве компонентов для наружной окалины. Следовательно, вредное влияние тугоплавких элементов оказывается более весомым, чем их благотворное влияние, так что для повьш1ения противоокислительной стойкости их обычно в суперсплавы не вводят. Но поскольку тугоплавкие элементы не равнозначны, то некоторые из них использовать предпочтительнее, чем другие. Представляется, например, что тантал, не вызывает столь вредных последствий, как вольфрам или молибден, поэтому он один из тех тугоплавких элементов, которые следует предпочесть. Вольфрам, молибден и ванадий ведут себя примерно одинаково, но вольфрам определенно сильнее снижает. скорости обменной диффузии, чем остальные элементы, и, следовательно, более, чем другие способен к неблагоприятному влиянию в отношении избирательного окисления. Оксиды ниобия не являются защитными, поэтому его присутствие в составе окалины нежелательно. Рений применяли в суперсплавах в ограниченных масштабах его влияние, по-видимому, аналогично влиянию ниобия. Гафний и цирконий часто вводят в суперсплавы в небольших количествах, они значительно улучшают прочность связи окалины с основным сплавом. [c.32]

Мо, W и Та активно используют в суперсплавах на никелевой и на кобальтовой основах в качестве упрочняющих элементов, принимающих участие в образовании г -фазы, карбидов. и в твердорастворном упрочнении. Другие тугоплавкие элементы, такие как Nb, Hf и Zr, также используют в целях упрочнения, в том числе за счет образования фазы NijNb. [c.31]

Сложность химического состава суперсплавов приводит к тому, что при одинаковых условиях проведения процесса нанесения покрытия на подложках из разных сплавов будут формироваться разные покрытия. Например, вследствие более низкого значения коэффициента диффузии алюминия в кобальте по сравнению с никелем одно и то же покрытие на кобальтовых сплавах будет тоньше, чем на никелевых. Даже при нанесении покрытий на никелевые суперсплавы разного состава "одинаковые" покрытия могут иметь разные характеристики, особенно по своему фазовому составу в диффузионной зоне. Монокристаллические сплавы, например, обычно не имеют в своем составе элементов, модифицирующих границы зерен (С, В и Zr), из-за отсутствия самих границ зерен. Соответствующим образом меняется и природа диффузионной зоны должен обязательно существовать другой, кроме образования карбидов, механизм адаптации в фазовой структуре покрытия основных металлических элементов, концентрация которых в NiAl превь1шает предел растворимости. Для получения желаемой структуры покрытия полезно осуществлять параллельную разработку как сплава для подложки, так и материала покрытия. [c.93]

Различают три основных класса суперсплавов в соотдетствии с их основой никелевые, кобальтовые и суперсплавы на основе железа. Кроме того, выделяюп важную подгруппу суперсплавов, содержащих в значительвых количествах и никель, и железо и обладающих металлургическими характеристиками, аналогичными таковым у сплавов ва основе ввкеля. Их называют железоникелевыми суперсплавами. [c.16]

Задача данной главы — обзор и оценка уровня современных знаний о механизмах, ответственных за прочность аустенитных суперсплавов. Подходя к решению этой задачи, мы рассмотрим механизмы упрочнения аустенитной фазы — матрицы, а также пути, посредством которых фазы (главным образом у [Nij Al, Ti)], но иногда и У (N13X1) или ц [Ni3(Nb, А1, Ni)]), выделяющиеся в процессе старения, воздействуют на прочность и сопротивление ползучести и усталости. При определенных обстоятельствах сплавы на железоникелевой или кобальтовой основе упрочняются в результате старения за счет выделения либо карбидов, либо интерметаллических соединений. Однако наиболее выразительного эффекта упрочнения удается достичь у сплавов на никелевой основе, поэтому при последующем рассмотрении главное внимание сосредоточено именно на них. В обзоре отводится место и дисперсному упрочнению твердыми некогерентными частицами типа оксидных. Подробности приготовления дисперсноупрочненных сплавов изложены в гл. 17, а факторы, влияющие на сопротивление усталости, — в гл.10. [c.83]

Карбиды. В суперсплавах карбиды играют сложную роль. Прежде всего, в никелевых суперсплавах они выделяются предпочтительно по границам зерен, тогда как в кобальтовых, железных и других разновидностях матриц с повышенным значением Ny обычным местом их зарождения являются внутренние объемы зерен. В ранних исследованиях заметили пагубное влияние зернограничных карбидных выделений определенной морфологии на пластичность сплавов и предприняли логичные меры по уменьшению концентрации углерода до очень низкого уровня. Однако в дальнейшем анализ этого фактора позволил вскрыть факты резкого снижения долговечности (длительной про 1ности) сплавов Nimoni 80А [35] и Udimet 500 [36], содержащих всего лишь 0,03 % С. [c.145]

Наиболее высокие рабочие температуры (до 1100 С и более) выдерживают так называемые суперсплавы, выплавленные на основе элементов VIII группы периодической системы — никелевые, кобальтовые, железоникелевые сплавы. Их применяют при изготовлении газотурбинных двигателей для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Для работы при еще более высоких температурах применяют тугоплавкие металлы и керамические материалы. [c.577]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...