Сплавы на основе тугоплавких элементов

Сплавы на основе тугоплавких элементов [c.471]

Из жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов наименее изученной группой конструкционных материалов являются сплавы ванадия, хотя V— самый распространенный из редких рассеянных элементов. Сплавы ванадия имеют высокую удельную жаропрочность. Эти сплавы могут конкурировать с ниобиевыми и молибденовыми сплавами до 1250 °С. [c.334]

Прикладное значение имеют сплавы четырех тугоплавких металлов молибдена, вольфрама, тантала и ниобия. Наиболее интенсивно работы по разработке сплавов на основе этих элементов проводились в период с 1950 по 1965 г. Именно тогда были разработаны многие промышленные сплавы молибдена, ниобия и тантала. Слабым местом этих сплавов было и до сих пор остается недостаточно высокое сопротивление окислению, что, в свою очередь, стимулировало разработку систем защитных покрытий для этих сплавов. Вольфрам, молибден и их сплавы имеют достаточно высокую температуру вязко-хрупкого перехода, однако этот недостаток можно преодолеть с помощью соответствующей механической обработки, понижающей температуру перехода до приемлемых значений. Конструкционные сплавы ниобия и тантала нашли применение в жидко- и твердотопливных ракетных двигателях. В этом случае недостаточная стойкость сплавов к окислению не имеет особого значения, так как они подвергаются лишь относительно кратковременному воздействию высоких температур и происходит это, как правило, на большой высоте, где парциальное давление кислорода очень мало. [c.341]

Перспектива использования в технике термически стабильных сплавов на основе тугоплавких металлов связана с выбором рациональных систем легирования, включая тип легирующих элементов (фазы), их количества и соотношения в сплаве, выбор технологии получения сплавов [416]. [c.257]

Наиболее подходят для выбора материалов жаростойких покрытий жаропрочных сплавов, работающих в окислительных газовых средах в температурном интервале 1200... 1700 °С, силицидные системы. Главным их достоинством является образование при высокотемпературном окислении сплошной само-залечивающейся стекловидной окалины 8102, малопроницаемой для кислорода. Покрытия этой системы используют в основном для защиты сплавов на основе тугоплавких металлов (особенно на основе ниобия, молибдена) и углеродных материалов (углеграфитовые и угле-род-углеродные композиционные материалы). В многокомпонентных силицидных покрытиях основным слоем, определяющим формирование защитной окалины, наиболее часто является либо легированный дисилицид молибдена, либо твердые растворы тугоплавких дисилицидов, модифицированные для улучшения защитных, технологических и эксплуатационных свойств бором, иттрием, переходными металлами IV - VII групп Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. [c.234]

При изготовлении литых деталей в двигателестроении для авиации и космических кораблей, буровых установок применяются многообразные металлы и сплавы особого назначения (жаропрочные, жаростойкие, износостойкие и др.). Как правило, свойства чистых жаропрочных металлов соответствуют одновременно всем этим требованиям. Определенным и заданным физико-механическим свойствам отвечают специальные сплавы на основе жаропрочных металлов, легированные тугоплавкими элементами. [c.30]

Установлено, что для образования неограниченных твердых растворов необходимо, чтобы радиусы атомов сплавляемых металлов отличались не больше чем на 15% один от другого. В сплавах на основе железа, хрома, никеля образование неограниченных твердых растворов происходит только тогда, когда атомные радиусы растворяемых элементов отличаются от атомного радиуса железа не более чем на 8%. Для жаропрочных сплавов на основе никеля при легировании их тугоплавкими элементами первой группы (Сг, Мо, W), имеющими атомные радиусы соответственно 0,128 0,140 и 0,141 нм отличаются от атомного радиуса (0,125 нм) никеля на 2,4 10,7 и 11,3%. [c.410]

Твердофазное кислое флюсование связано с присутствием в составе сплава некоторых тугоплавких элементов, особенно молибдена, вольфрама и ванадия. Для предотвращения такой формы горячей коррозии необходимо поддерживать концентрацию этих элементов на достаточно низком уровне. Точное значение допустимой концентрации зависит от условий работы сплава. Практически нет никакой разницы в коррозионном разъедании сплавов на основе никеля, кобальта и железа, имеющих в своем составе тугоплавкие элементы. За исключением хрома все другие элементы не оказывают никакого заметного влияния на процесс твердофазного кислого флюсования. Однако так как для стимулирования этой формы горячей коррозии требуется достаточно сильное окисление тугоплавких металлов, то все элементы, способствующие селективному окислению алюминия или хрома в составе суперсплава, в известном смысле могут рассматриваться как примеси, подавляющие твердофазное кислое флюсование. [c.83]

При выборе материалов для изготовления композиции, подвергающейся периодическим нагревам и охлаждениям, учитывают роль термических и трансформационных напряжений. В работе [112] принимаются следующие необходимые условия 1) отсутствие фазовых превращений в любом элементе композиции, 2) коэффициент термического расширения основы должен быть больше, чем у волокна, 3) модуль сдвига волокна — больше, чем у основы. Этим требованиям удовлетворяют композиции, в которых упроч-нителем служат тугоплавкие металлы (W, Мо, Nb) или сплавы на их основе, а связующей основой являются сплавы на основе никеля, титана и другие окалиностойкие материалы [70, 120, 170]. Высокопрочное состояние упроч-нителя достигается в результате предварительной холодной деформации, и оно сохраняется при нагревах до высоких температур. Однако тугоплавкие металлы обладают сравнительно малым коэффициентом термического расширения, и при изменении температуры в элементах композиции возникают термические напряжения. [c.185]

Диффузионные покрытия на металлах и сплавах, полученные при диффузионном насыщении одним алюминием или алюминием совместно с другими элементами, например кремнием, хромом, танталом, ниобием, используют в настоящее время как один из основных типов жаростойких покрытий. Если алитирование сплавов на основе железа изучено довольно подробно и давно применяется на практике [304], то алитирование тугоплавких [c.260]

Это свойство дуги обратной полярности используют для сварки на переменном токе неплавящимся электродом сплавов на основе алюминия и магния. Поверхность этих металлов покрыта тугоплавкой пленкой окислов и нитридов, которые не расплавляются в процессе сварки и препятствуют оплавлению кромок свариваемых элементов. В те полупериоды, когда изделие является катодом, происходит очистка его поверхности. В следующем полупериоде усиливается расплавление основного металла и уменьшается нагрев вольфрамового электрода. [c.456]

Разнообразные диффузионные покрытия, полученные на никелевых сплавах и на тугоплавких металлах, рассмотрены в книге (143], где подчеркнуто, что для высокотемпературной защиты сплавов на основе никеля по-прежнему наиболее перспективными и эффективными остаются алюминидные покрытия, которые целесообразно легировать бором, кремнием, хромом, титаном, танталом, ниобием, бериллием, магнием и другими элементами. [c.270]

При изготовлении сплавов в тигельных печах в первую очередь расплавляют загруженный в тигель вторичный алюминий (обычно возврат своего производства), во вторую очередь первичный алюминий и лигатуры с тугоплавкими элементами. После расплавления всей загрузки вводят легкоплавкие элементы, если таковые должны содержаться в сплаве. В жидком состоянии алюминиевые сплавы склонны к поглощению газов, в особенности водорода. Поэтому плавку ряда сплавов на основе алюминия ведут обязательно под [c.327]

Сплавы на основе такого тугоплавкого металла, как хром, имеют как будто широкую перспективу использования в качестве высокожаропрочных материалов, но требуют исключительной тщательности при выполнении технологических операций. Перспективным является изменение композиции этих сплавов путем введения в них, помимо молибдена и железа, некоторых других элементов. Такое комплексное легирование может привести не только к повышению жаропрочных свойств, но и к уменьшению хрупкости. [c.1316]

Рассмотрим далее некоторые примеры процесса комплексного диффузионного насыщения, позволяющего получать покрытия на основе тугоплавких соединений на различных подложках-основах и заключающегося в одновременном или последовательном насыщении металла или сплава различными элементами. [c.36]

Необходимость разработки принципиально новой технологии изготовления углеродных форм, методов плавки и заливки возникла в связи с освоением производства точных литых заготовок из тугоплавких сплавов на основе титана и других ( -металлов IV—VI групп Периодической системы элементов. Применение литейной технологии из- [c.188]

В некоторых отраслях промышленности применяют сплавы на основе ниобия, вольфрама, молибдена и других редкоземельных и тугоплавких элементов, а также неметаллические материалы. [c.281]

Плотность ниобия (8,7 г см ) л шъ немногим больше, чем у стали, и значительно меньше, чем у других тугоплавких металлов. Эта характеристика в сочетании с благоприятными ядерными свойствами привела к интенсивной разработке сплавов на основе ниобия для авиационных ядерных реакторов. С высокопрочными ниобиевыми сплавами связано много таких же производственных проблем, как и с молибденом. Поскольку в ниобиевых сплавах легирующих элементов обычно больше, чем в молибденовых, получить однородные слитки дуговой плавкой трудно. [c.163]

Жаропрочные сплавы на никелькобальтовой основе содержат жаропрочные и тугоплавкие металлы, а также агрессивные по отношению к кислороду элементы - титан, цирконий, ниобий. Сплавы содержат 10 - 12 полезных элементов, 4-8 нежелательных (кремний, марганец, железо, ванадий) и вредные (сера, фосфор, свинец, висмут и др.) элементы. [c.267]

В процессе плавки металлические элементы взаимодействуют с кислородом воздуха и образуют тугоплавкие оксиды. Плотность этих оксидов значительно меньше плотности сплава и соответственно они всплывают на поверхность расплава. Количество образующихся оксидов можно рассчитать на основе показателей угара элементов и химических реакций между металлами и кислородом, а также с учетом атомной массы элементов. Расчет проводят на основе исходных данных, приведенных в табл. 76 и 77. [c.283]

Большинство тугоплавких бескислородных соединений (бориды, карбиды) в отличие от металлов и сплавов на их основе в меньшей мере разупрочняются при высоких температурах, так как они содержат структурные элементы, искажающие и упрочняющие кристаллическую решетку, что не может быть полностью снято диффузионными процессами при высоких температурах. [c.409]

Хорошо известные жаропрочные и жаростойкие сплавы, применяемые при изготовлении двигателей внутреннего сгорания, литейной оснастки (пресс-форм), кузнечных штампов, турбовинтовых и газотурбинных двигателей, работающих при средних (300 - 500°С) и высокотемпературных режимах (700 - 1000°С), подразделяют на четыре группы жапропрочные сплавы па основе железа (элементы четвертого периода никеля, кобальта) и жаропрочные сплавы на основе тугоплавких металлов (элементы пятого и шестого периодов). [c.32]

При более высоких температурах эксплуатации (выше 1050—1100°С) необходимо применение сплавов на основе тугоплавких металлов Nb, Мо, Та, W Однако использование этих элементов в качестве основы жаропрочных спла ВОВ ставит перед металловедами и технологами много сложных проблем, связанных с их низкой жаростойкостью в окислительных средах и высокой хрупкостью [c.322]

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]

С этой целью тугоплавкие металлы легируют как элементами, образующими твердые растворы замещения, так и элементами, дающими твердые растворы внедрения. Элементы замещения упрочняют твердый раствор, а также образуют с металлами интермета.тлические соединения. Однако сплавы на основе тугоплавких металлов, содержащие вторую фазу, образованную только элементами замещения, настолько хрупки, что их нельзя практически использовать. [c.472]

Распространение получила также гидриднан гипотеза водородной хрупкости, которая удовлетворительно объясняет снижение прочности под действием водорода тугоплавких металлов, например титана и его сплавов, а также сплавов на основе железа и алюминия, легированных гидридообразующими элементами. Гидриды могут возникать в сплавах по границам зерен, а также по плоскостям скольжения и, ввиду их относительно низкой прочности, охрупчивать сплавы. [c.20]

Монокристаллические отливки получают как из традиционных, так и специально разработанных для данного процесса сплавов. При создании новых сплавов для монокристаллического литья нет необходимости вводить в них элементы, упрочняющие границы зерен (С, В, Hf, Zr, РЗМ), поскольку не существует большеугловых границ. Поэтому в безуглеродистых сплавах отсутствуют карбиды и остаются только у- и у -фазы. Дальнейшее повышение стабильности сплава (т. е. повышение температур солидуса и полного растворения у -фазы) может быть достигнуто оптимальным его легированием тугоплавкими металлами (W, Та, Re, Мо) и у -стабилизаторами (Ti, Та). Это приводит к существенному торможению контролируемых диффузией высокотемпературных процессов, в том числе коагуляции у -фазы. Важная роль при легировании уделяется рению (до 3%), в основном располагающемуся в у-твердом растворе. Содержащие рений сплавы (например, ЖС36) отличаются более узким интервалом кристаллизации. Так, температуры ликвидуса, солидуса и полного растворения у -фазы в сплаве ЖС36 равны соответственно 1409, 1337 и 1295 °С. Снижение содержания хрома (а следовательно, и жаростойкости) компенсируют добавками Hf и Y, образующими на поверхности плотные жаростойкие оксидные пленки. В связи с применением направленной кристаллизации значительно расширились возможности использования экономно легированных жаропрочных сплавов на основе интерметаллида №зА1. Так, например, установлено, что отливки из этих сплавов с монокристаллической структурой и кристаллографической ориентацией [111] обладают оптимальным сочетанием физико-механических свойств при температурах до 1200 °С высокими показателями жаропрочности, термоусталостной прочности и жаростойкости. [c.367]

Для испарения алюминия, меди, серебра, хрома и их сплавов испарительные элементы изготавливают преимущественно из тугоплавких бескислородных соединений. На основе этих веществ, обладающих высокой огнеупорностью и широким диапазоном электрофизических свойств, в Институте проблем материаловедения АН УССР разработаны различные материалы с требуемыми характеристиками (табл. 34—36). Применение испарителей из материалов на основе тугоплавких соединений обеспечивает получение качественных покрытий с высокой чистотой конденсата. [c.125]

Для повышения жаропрочности тугоплавких металлов их следует легировать элементами, повышающими температуру начала рекристаллизации. Из рис. IV. б1) следует, что температуру начала рекристаллизации молибдена наиболее интенсивно повышают ниобий, цирконии, хром, бор, и, следовательно, эти элементы могут быть полезныл1и компонентами сплавов на основе молибдена. [c.468]

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]

При напылении хромоникелевых сплавов использовалась установка типа УМП-4-64, плазмотрон которой питался от выпрямителя с напряжением холостого хода 130—150 В. Рабочее напряжение на плазмотроне 85—90 В. В качестве плаз-мообразующегося и транспортирующего газа использовался азот, снижающий угар легирующих элементов. Для упрочнения деталей в основном использовались два типа сплавов ПГ-ХН80СР4 и СНГН. Химический состав этих сплавов почти идентичен, они состоят из твердого раствора на основе никеля и сложной эвтектики, но, кроме того, сплав СНГН имеет включения карбидов и боридов тугоплавких материалов, которые увеличивают износостойкость напыленного слоя. [c.256]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...