Главная


Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 154 ... 192
88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131


скачать книгу Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1




Правда, добавки Мо вызывают легкое снижение температур ликвидус и солидус с расширением полного интервала кристаллизации, что приводит к некоторому изменению в морфологии карбидных выделений и образованию дополнительного количества эвтектического карбида
...
Критически важно не превысить предела растворимости тугоплавких элементов, иначе легко образуются выделения вредных интерметаллидов вроде сили Лавес фаз, чреватые катастрофическими последствиями
...
Подавляющее большинство кобальтовых сплавов, производимых промышленностью, выплавляют на воздухе или в атмосфере Аг, поскольку они лишены таких химически активных элементов, как А
...
Значительных изменений в микроструктуре сплавов или в характеристиках неметаллических включений не обнаружили, хотя химический анализ указывал на небольшое снижение концентраций
...
Подавляющее большинство кобальтовых сплавов, производимых промышленностью, выплавляют на воздухе или в атмосфере Аг, поскольку они лишены таких химически активных элементов, как А
...
Диффузионный обмен элементами между фазами, вдоль границ зерен, между поверхностью и внутренними объемами сплава создает благоприятные условия для разнообразных твердофазных реакций, постоянно меняющих концентрационные соотношения и оказывающих сильное влияние на фазовую стабильность
...
В стремлении объяснить превосходную стойкость кобальтовых сплавов вообще мартенситное превращение также было увязано с поглощением энергии в различных условиях износа и эрозий
...
Преимущества такого рода, обеспеченные мартенситным превращением, были использованы при разработке семейства многофазных кобальтовых сплавов, проявляющих повышенную наклепываемость
...
Избежать этой потенциальной фазовой нестабильности необходимо в сплавах, предназначенных для использования при высоких температурах с риском потери пластичности в результате циклического понижения температуры
...
У большинства промышленных сплавов это соединение представляет собой фазу, которая кристаллизуется последней, ее обнаруживают главным образом в виде междендритных выделений во вторичных дендритных ветвях
...
Ранее уже отмечено, что эти тонкие выделения образуются преимущественно вдоль дефектов упаковки и границ двойников, особенно при более низких температурах
...
Присутствие карбидов МС считают главным фактором упрочнения современных кобальтовых сплавов, особенно когда эти соединения сосуществуют в должной пропорции с выделениями М
...
И все же работы в льежском Исследовательском металлургическом центре оказались успешными в части разработки одной из разновидностей популярного деформируемого сплава
...
Однако в этом исследовании существенным фактором была признана зависимость стабильности фазы Лавеса от содержания Ранее мы уже отмечали, что с помощью расчетов по программе ФАКОМП химический состав сплава Н
...
Микроструктура и термическая обработка сплавов Микроструктура современных кобальтовых сплавов проявляет сильную зависимость от химического состава, кристаллографии фаз и термомеханической предыстории
...
Природа и морфология выделяющихся фаз также представляет собой мощный фактор, определяющий уровень механических свойств и структурную стабильность сплавов данной системы в реальных условиях эксплуатации
...
Следовательно, весьма важно изучить роль, которую играет микроструктура сплава, и дать описание и оценку изменениям микроструктуры в результате проведения того или иного цикла термической обработки, а также старения в процессе эксплуатации
...
Деформируемые кобальтовые сплавы обладают простейшей микроструктурой, поскольку содержание карбидных выделений в них стараются сдерживать, чтобы свести к минимуму их влияние на деформируемость
...
Режим термической обработки ограничен требованием сохранения наклепа на уровне, обусловленном тем или иным видом применения сплава и заданным уровнем механических свойств
...
Литейные кобальтовые сплавы, предназначенные для литья по выплавляемым моделям, не так сложны, как высокопрочные литейные никелевые сплавы, и физическое металловедение этих кобальтовых сплавов занято в основном проблемами создания карбидных выделений и управления ими с помощью термической обработки
...
Порции расплава, затвердевающие в последнюю очередь, порождают псевдоэвтектическую структуру с карбидными выделениями, напоминающими по форме токарную стружку и и располагающимися между ветвями дендритов и по границам зерен
...
В зависимости от соотношения концентраций Сг и С в сплаве или от скорости охлаждения любая из двух фаз в этой псевдоэвтектике может оказаться преобладающей
...
Чтобы обеспечить удовлетворительный уровень длительной прочности и пластичности при высоких температурах, эти карбидные выделения не должны быть слишком тонкими
...
Это дает ожидаемое благоприятное изменение пластичности при кратковременном растяжении, особенно при низких температурах, и благоприятно отражается на свариваемости
...
Поэтому его можно выгодно использовать для термической обработки материала, побывавшего в длительной эксплуатации и, следовательно, претерпевшего длительное старение с образованием значительных количеств мелкодисперсных выделений карбидов М
...
Основным преимуществом этого материала является то, что при очень высоких гомологических температурах он проявляет в направлении роста армирующих волокон значительное сопротивление ползучести и пластичность
...
Примером другого уникального семейства сплавов, предназначенных для производства точного литья по выплавляемым моделям и упрочняемых некогерентными выделениями упорядоченной фазы
...
Пожалуй наиболее интересным и привлекательным классом материалов на кобальтовой основе являются материалы, получаемые методами порошковой металлургии
...
Обычно кобальтовые сплавы с карбидным упрочнением, получаемые по такой технологии, превосходят соответствующие литые сплавы по механическим свойствам при растяжении вплоть до
...
При более высоких температурах малый размер зерна и наличие грубых первичных карбидных частиц на границах зерен напротив пагубно отражаются на характеристи
...
Механические свойства и механизмы упрочнения Этот раздел мы посвятим обзору данных о зависимости механических свойств кобальтовых сплавов от их химического и фазового состава, от режимов термической обработки, упомянутых выше, и проведем широкое сравнение этих свойств со свойствами никелевых сплавов
...
Отличаясь превосходной деформируемостью и свариваемостью, деформируемые кобальтовые сплавы находят применение в конструкции камер сгорания газовых турбин
...
Среди промышленных кобальтовых сплавов ведущее место занимают литейные сплавы с карбидным упрочнением, применяемые ддя производства литья по выплавляемым моделям
...
Это главная причина, по которой стационарные сопловые лопатки газовых турбин, работающие при более низких напряжениях и более высоких температурах, изготавливают из кобальтовых сплавов
...
Однако следует упомянуть и явные пороки этого материала, а именно, трудность изготовления основных несущих деталей и утрату исходных свойств материала в сварных соединениях, полученных методами оплавления
...
Механизмы упрочнения Механизмы упрочнения, которые реализуют в кобальтовых сплавах, зиждутся на тщательно соразмеренном соотношении вклада тугоплавких легирующих элементов в твердораствор
...
Мы видели, что применительно к высокоуглеродистым сплавам различные режимы термической обработки в виде гомогенизации с последующим старением не приводят к существенным переменам в соотношении прочность
...
И только применение изостатического прессования под высоким давлением прокладывает путь к дальнейшему исследованию возможностей их Термической обработки
...
Поэтому в последние годы при разработке новых материалов на кобальтовой основе стремятся изменить карбидный баланс в пользу более устойчивых выделений МС и свести к минимуму количество первичных и эвтектических выделений М
...
В литом состоянии характер разрушения сплава является промежуточным относительно видов разрушения, присущих двум упомянутым термообработанным состояниям
...
Следовательно, расположение карбидных частиц в сплаве и расстояние между ними, особенно по границам зерен, это факторы, влияющие на трещиностойкость литейных кобальтовых сплавов
...
Несомненно вносит свой вклад и приложенное напряжение, активизирующее обменную диффузию элементов и, следовательно, ускоряющее процессы старения эксплуатируемого сплава
...
К счастью, явление эксплуатационного старения обратимо, и его можно в большой мере устранить повторной гомогенизацией с последующим старением, восстанавливающим нормальную микроструктуру, а затем продолжить эксплуатацию сплава
...
Охрупчивание может быть следствием быстрого диффузионного проникновения кислород внутрь материала по границам зерен и связанного с этим формирования зернограничной пленки у
...
Основное место в данной главе мы уделим железоникелевым суперсплавам, которые упрочняются старением, и лишь вкратце коснемся тех сплавов этого класса, для которых применяют главным образом твердорастворное деформационное и
...
Сплавы и их классификация Высокотемпературные свойства сплавов на железоникелевой основе формируются в результате сочетания эффектов легирования и упрочнения
...
Их продолжают применять в современных газотурбинных двигателях, поскольку свойства их привлекательны, а цена низка по сравнению с ценой сплавов на основе никеля
...
Элементы, вызывающие твердорастворное упрочнение Обычно в качестве элементов, вызывающих твердорастворное упрочнение суперсплавов на железоникелевой основе, используют от
...
Элементы, вызывающие упрочнение старением Основным источником упрочнения сплавов на железоникелевой основе является образование когерентных выделений упорядоченных фаз типа А
...
Если зернограничные частицы этой фазы компактны и имеют округлую, сфероидизированную форму, сплав обладает пластичностью, в отличие от состояния повышенной чувствительности к надрезу, связанной с непрерывными пленочными зернограничными выделениями
...
Углерод используют в качестве раскислителя для образования карбидов МС, сдерживающих рост зерна в процессе горячей деформационной обработки, и для формирования благоприятных зерногранич
...
Физическое металловедение Анализ физики металлургических процессов в сплавах на железной и железоникелевой основе, в том числе различных Имеется в виду бывший СССР
...
Выделение таких частиц по границам зерен благоприятно сказывается на свойствах сплавов, способствуя повышению долговечности в условиях длительного разрушения и улучшая пластичность
...
Выделение таких частиц по границам зерен благоприятно сказывается на свойствах сплавов, способствуя повышению долговечности в условиях длительного разрушения и улучшая пластичность
...
Выделение таких частиц по границам зерен благоприятно сказывается на свойствах сплавов, способствуя повышению долговечности в условиях длительного разрушения и улучшая пластичность
...
В таком режиме упрочнение контролируется перерезанием выделившихся частиц парными дислокациями, которые при этом приводят попеременно к созданию и аннигиляции антифазной границы в у
...
Большинство железоникелевых сплавов разработано эмпирическим путем с целью достичь максимальной стабильности в условиях ползучести, так что состояние, в котором размерное несоответствие у
...
Влияние процессов обработки на свойства и микроструктуру Большинство железоникелевых суперсплавов можно производить и использовать и в литом, и в деформируемом состоянии
...
Когда сплав предназначен для использования в деформируемом состоянии, производят большие слитки, которые затем проковывают, катают или экструдируют на конечный размер и подвергают термической обработке до получения требуемых свойств
...
Большинство слитков железоникелевых сплавов, предназначенных для использования в деформированном состоянии, подвергают вакуумному электродуговому переплаву
...
Процесс ЭШП в последние годы становится более популярным, поскольку дает улучшенную поверхность слитка при большем полезном выходе и обладает преимуществом шлакового рафинирования, т
...
В операции по черновой осадке слитка железоникелевых суперсплавов часто включают гомогенизирующую термическую обработку, чтобы растворить нежелательные фазы вроде Лавеса и
...
Управление структурой и свойствами Чтобы поковки из железоникелевых сплавов получить в их окончательном виде, необходимо манипулировать формой, структурой и свойствами изделия
...
Наиболее мощное из имеющихся у металлурга средств управления свойствами суперсплавов — это управление размером зерен в процессе ковки и термической обработки
...
Недавние и будущие разработки Вряд ли новые усилия по разработке железоникелевых сплавов приведут к успеху в достижении рабочих температур, которые существенно повысили бы рабочие температуры современных материалов, выпускаемых промышленностью
...
Для этой цели потребуется применение усовершенствованных процессов выплавки, вроде электроннолучевого переплава на поду, который, это было недавно показано
...
Результатом является значительный рост сопротивления термической усталости, имеющего принципиальное значение для деталей, предназначенных для работы при повышенных температурах
...
Путем небольшого изменения процесс направленной кристаллизации приспособлен для получения монокристаллических изделий, вообще не содержащих границы зерен
...
Изделия, полученные методом направленной кристаллизации со столбчатой структурой, или монокристаллические, обладают превосходным сопротивлением ползучести
...
Преимущество направленно закристаллизованного материала перед обычным литьем обусловлено этими двумя особенностями структуры, возникающими именно благодаря процессу направленной кристаллизации
...
Получить из суперсплавов изделие со структурой в виде столбчатых зерен, выстроенных в заданном направлении, или со структурой монокристалла можно и с помощью твердофазного процесса
...
К тому же, при твердофазном процессе образующаяся текстура зависит от химического состава, тогда как при направленной кристаллизации желаемую низкомодульную текстуру, повышающую сопротивление термической усталости, можно получить вне зависимости от химического состава сплава
...
Поэтому после того, как затвердевание началось, водоохлаждаемая холодильная плита постепенно опускается, выводя керамическую оболочковую изложницу с жидким суперсплавом из нагретой печи
...
В настоящее время вышеописанный процесс направленной кристаллизации используют для производства в промышленных количествах отливок полых турбинных лопаток со столбчатой структурой и монокристаллических
...
Если требуется изготовить отливку для полой воздухоохлаждаемой турбинной лопатки, применяют керамический литейный стержень, который впоследствии выщелачивают
...
Чтобы избежать дефектов при осуществлении процесса направленной кристаллизации, необходимо регулировать такие параметры процесса, как температурный градиент и скорость роста Я М
...
Унесенные потоком, эти частицы действуют, как зародыши кристаллизации, благодаря которым образуются цепочки равноосных зерен, или дефекты, известные под названием
...
Подобные дефекты делают неоправданным применение содержащей их детали, несмотря на то, что она получена методом направленной кристаллизации, ибо их присутствие может
...
При меньших значениях температурного градиента формирование обратных потоков определяется различием между температурами ликвидус и солидус ДГ, временем локального затвердевания Д
...
По мере того, как столбчатые зерна растут, они выстраиваются параллельно тепловому градиенту и перпендикулярно фронту кристаллизации, который не является совершенно плоским, а приобретает некоторую кривизну
...
С перемещением фронта кристаллизации к вершине отливки проявляется тенденция к отклонению зерен от направления роста отливки, а количество столбчатых зерен уменьшается с увеличением ее длины
...
В результате может оказаться, что некоторые границы зерен пересекают поверхность лопасти лопатки на ее важнейших участках — на передней и задней кромке, что весьма нежелательно
...
Угол пересечения границ с поверхностью лопатки на этих участках отливки можно регулировать, совершенствуя плоскостность фронта кристаллизации, обычно его удерживают на уровне
...
Вообще говоря, любой дефект, включающий границу зерен с компонентой, которая перпендикулярна оси действующего напряжения или лопасти лопатки, неприемлем
...
Карбиды Чтобы предотвратить межзеренное растрескивание отливок со стержнями в процессе кристаллизации, в сплавы, предназначенные для изготовления изделий со столбчатым зерном, обычно добавляют НГ
...
Будучи образованным в грибовидной зоне, смешанный карбид МС более склонен к приобретению дендритной формы, равноосная форма для него менее характерна, чем для карбида ШС, так как морфология карбида зависит прежде всего от теплового градиента в пределах грибовидной зоны и становится более дендритной, а частица более крупной по мере того, как уменьшается тепловой градиент
...
Усталостная долговечность возрастает с уменьшением размера дефектов, поэтому предпочтительными являются более мелкие равноосные карбидные частицы и кристаллизация в условиях высокого теплового градиента
...
Другой вид воздействия, которое Ш оказывает на морфологию карбидной фазы, связан с удержанием углерода в составе более стабильных Нг содержащих карбидов типа МС, образующихся на более ранних стадиях кристаллизации
...
Но присутствие в направленнозакристаллизованных сплавах таких продуктов структурной нестабильности, как фазы с или ц, не столь пагубно сказывается на поведении сплавов, поскольку их матрица по своей природе более пластична
...
На практике по поводу охрупчивания, связанного с фазовой нестабильностью, больше хлопот доставляют сплавы для обычных отливок, нежели сплавы для отливок направленной кристаллизации
...
Термическая обработка на твердый раствор Изделия из суперсплавов направленной кристаллизации подвергают термической обработке на твердый раствор, чтобы повысить их прочность за счет измельчения выделений у
...
В этих условиях упрочнение зерен делает затруднительной призернограничную деформацию, которая необходима для аккомодации формоизменения зерен в результате деформирования поликристаллического тела
...
У большинства сплавов, предназначенных для направленной кристаллизации со столбчатой микроструктурой, и особенно у сплавов с добавками Ш, разница между температурами начала плавления и сольвус отрицательна
...
Следовательно, в полной мере обработать на твердый раствор сплавы такого рода не удается, и обычно производят нагрев просто до температуры чуть ниже начала плавления
...
Добавки НТ вводят в суперсплавы для отливок со стержнями и столбчатой микроструктурой, чтобы предотвратить растрескивание при снижении температуры сплава в целях его кристаллизации
...
Если же сплав гомогенен, температура сольвус будет одинаковой по всему его объему, выделение фазы начнется при одной и той же температуре и, что еще важнее, огрубление или рост ее мелкодисперсных выделений будет происходить равномерно по всему объему сплава
...
Гомогенизация сплавов в процессе обработки на твердый раствор помогает избежать образования нежелательных фаз типа с или ц в зоне повышенной сегрегации
...
Применительно к низкоуглеродистым сплавам для монокристаллических изделий, требующих главным образом достаточного высокотемпературного сопротивления ползучести, термической обработкой старением можно пренебречь, практически не повлияв сколь
...
Однако их вводят в строго ограниченных количествах, так как температура сольвус не должна превысить температуру начала плавления сплава, в противном случае не удастся полностью гомогенизировать систему и достичь максимально возможного уровня прочности
...
Чтобы избежать дефекта полосчатости в сплавах направленной кристаллизации, приходится удерживать легирующие элементы неблагоприятного действия на уровне более низком, чем тот, на котором они усиливают склонность к возникновению полосчатости в процессе затвердевания изделий представительной конфигурации при стандартных значениях теплового градиента
...
Без них не образуются бориды или карбиды, способные послужить местом зарождения разрушения в условиях циклического нагружения или в режимах, реализацию которых лимитирует повреждение материала из
...
Ъх — еще один элемент, упрочняющий границы зерен, тоже обычно не вводят в суперсплавы для монокристаллических отливок, поскольку он снижает температуру начала плавления
...
При равном уровне прочности суперсплавы для изделий направленной кристаллизации содержат больше Сг и, следовательно, более стойки против горячей коррозии, нежели суперсплавы для обычных отливок
...
Сплавы для отливок направленной кристаллизации менее чувствительны к свойствам границ зерен и, следовательно, менее восприимчивы к присутствию указанных примесей
...
Механические свойства Упругие характеристики Все сплавы направленной кристаллизации обладают преимущественной кристаллографической ориентировкой по крайней мере в одном направлении
...




    Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. 1. Свариваемость материалов. Справ. изд.
    Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов: Справ, изд.
    Новые процессы получения металла (металлургия железа)
    Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1
    Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 2
    Сплавы с эффектом памяти формы
    Справочник молодого термиста

    rss
    Карта