Главная


Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 2




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 154 ... 184
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 2




При любом математическом моделировании процессов литья учет теплопередачи играет основополагающую роль, коль скоро такое моделирование позволяет предсказать размещение участков значительной усадочной пористости
...
Обычно стремятся, чтобы в поперечном сечении присутствовало достаточно большое количество равноосных зерен различной кристаллографической ориентации, однако достичь этого в тонких сечениях нередко бывает затруднительно
...
Созданием мелкозернистой структуры обычно улучшают разрывные свойства, сопротивление усталости и ползучести при пониженных и промежуточных температурах
...
У тонкостенных отливок, особенно турбинных лопаток с равноосной микроструктурой, обычно не удается реализовать в полной мере их потенциальные высокотемпературные свойства
...
Поэтому на некоторую глубину от поверхности может распространиться рост зерен столбчатых, способных оказать существенное неблагоприятное влияние на свойства таких массивных
...
Подобное измельчение зерна повышает механические свойства н улучшает характеристики их изотропности в процессе затвердевания наиболее толстых сечений перемешивать расплав
...
Перемешивание заставляет крошиться растущие дендриты, и образовавшиеся фрагменты действуют в качестве зародышей кристаллизации в еще незакристаллизовав
...
Вакуумное литье изделий с расчетом на формирование равноосной микроструктуры обычно выполняют на установке, состоящей из двух камер, каждая из них вакуумирована, камеры разделены заслонкой или клапаном
...
Чтобы в максимальной степени обеспечить выполнение этих требований, процесс плавки и литья автоматизирован и подчинен программе, управляющей процессом по заданному замкнутому контуру
...
Пока в употребление не вошли оболочковые изложницы, литье по выплавляемым моделям выполняли с помощью толстостенных массивных изложниц, для которых характерны низкие скорости охлаждения, что приводило к старению отливок
...
В сочетании с упрочняющим легированием довольно значительными добавками титана эти обстоятельства дали возможность за счет термической обработки свести к минимуму рассеяние свойств
...
Если такое превращение совершилось, термическая обработка после горячего изостатического прессования приводит к заметному снижению длительной пластичности при промежуточных температурах
...
Наличие зубчатых границ зерен благотворно влияет на характеристики длительной прочности выше эквикогезивной температуры, поскольку тормозит зернограничное проскальзывание
...
Эта особенность может действовать в литой структуре, но утрачиваться в результате последующей операции горячего изостатического прессования или термической обработки, если скорость охлаждения не регулируется должным образом
...
Дефекты могут поступать из многих источников в процессе изготовления сплава, переплава или в результате выкрашивания покрытия на контактной поверхности изложницы
...
Перед самой разливкой можно обеспечить прилипание дросса к стенке тигля, в котором вели переплав, но успешность такого приема зависит от искусства оператора
...
Горячие надрывы создаются, когда изложница при высоких температурах вынуждает отливку пластически деформироваться, так что едва закристаллизовавшийся металл расчленяется
...
Дефекты могут поступать из многих источников в процессе изготовления сплава, переплава или в результате выкрашивания покрытия на контактной поверхности изложницы
...
Обнаружение дефектов этого типа чрезвычайно затруднительно, и коль скоро эти нарушения обнаружены, специалисты изменяют конструктивное решение литейного процесса
...
Последние усовершенствования в прямой радиометрической дефектоскопии придали ей чувствительность, фактически не уступающую чувствительности пленочных методов
...
Однако технология развивается в направлении производства мелкозернистого литья, поэтому можно ожидать, что спрос на их ультразвуковую дефектоскопию возрастет
...
Будущие разработки Благодаря разработкам в области технологии литья улучшены служебные свойства изделий из суперсплавов, расширены возможности придания изделиям требуемой формы, открыты пути для использования новых сплавов
...
К числу новых разработок в области литейного процесса относятся технологии производства изделий монокристаллических и с мелкозернистой равноосной структурой, эвтектических композитов
...
Будучи экономически эффективным использование суперсплавов в крупногабаритных сложных литых конструкциях будет развиваться при условии, что может быть повышен уровень разрывных свойств и сопротивления малоцикловой усталости
...
Однако технология развивается в направлении производства мелкозернистого литья, поэтому можно ожидать, что спрос на их ультразвуковую дефектоскопию возрастет
...
Будущие разработки Благодаря разработкам в области технологии литья улучшены служебные свойства изделий из суперсплавов, расширены возможности придания изделиям требуемой формы, открыты пути для использования новых сплавов
...
В сегодняшней практике значение противоусталостной стойкости, как фактора, определяющего долговечность деталей из суперсплавов, во все большей мере превосходит значение характеристик их длительной прочности
...
Итак, желательно иметь материал повышенной чистоты, однако реализовать его преимущества не удастся, пока в распоряжении не будет усовершенствованных тиглей для переплава и изложниц, не усугубляющих проблему
...
Гарнисажные печи, подобные тем, что многие годы используют при литье титановых сплавов, — привлекательный вариант оборудования, которое может быть использовано при производстве литых конструкций, а при соответствующем видоизменении
...
Турбинные лопатки направленной кристаллизации, полии монокристаллические, производят в большом количестве для использования на ступенях высокого и низкого давления
...
Можно ожидать, что этот метод направленной кристаллизации применят и для производства лопаток крупных наземных газовых турбин, а процессы обработки и сами спланы будут усовершенствованы
...
В данной главе мы расскажем о процессах обработки деформируемых сплавов, о применяемом оборудовании и наиболее важных параметрах, смысл и значение которых надо понять, чтобы успешно вести деформационную обработку
...
Для кованых дисков обработка должна обеспечить рациональное сочетание прочности, необходимой на случай заброса оборотов двигателя, сопротивления ползучести, чтобы предотвратить эрозию законцовок, чистоту по включениям и мелкозернистую структуру для хорошего сопротивления зарождению трещин малоцикловой усталости, замедленное подрастание трещины, чтобы продлить длительность эксплуатации до капитального ремонта
...
когда эта книга вышла в первом издании, обжатие слитков на заготовки проводили для измельчения макроструктуры с целью последующей инспекции методом макротравления и ультразвуком для заваривания микропористости и устранения дефектов поверхности слитка
...
Первая проблема — неравномерная структура заготовки — следствие такой практики обжатия, при которой слиток задавали только одним концом, обжимали, затем проводили промежуточный отжиг, после чего задавали тот же слиток только другим концом
...
По таким причинам, как заниженная температура штамповки, неравномерное деформирование, захоложенные штампы, замыкание штампов и трение, в микроструктуре штампованного изделия могут сохраниться фрагменты структуры обжатой заготовки, не устраняющиеся на протяжении всего процесса штамповки
...
В ответ на эти требования разработаны новые термомеханические режимы обжатия, а промышленные предприятия установили у себя автоматизированное оборудование
...
Вторым фактором, побуждающим к улучшению структуры обжатой заготовки и доводки ее поверхности, — дальнейшее повышение результативности ультразвуковой дефектоскопии
...
Ее необходимость возникла в связи с тем, что стали проектировать свойства с учетом характеристик механики разрушения и приняли, что допускаемые напряжения зависят от размеров самого крупного дефекта, не поддающегося обнаружению
...
В новой геометрии матрица приобрела обтекаемую форму, со сглаженным входом и выходом, в результате не возникали участки с резким изменением скорости движения металла
...
Обтекаемая матрица по всем своим параметрам способствует повышению производительности процесса, полезному выходу металла и повышает равномерность его качества
...
Это различие объяснили неравномерностью в локальных уровнях деформации, признав, что неравномерность в большей мере присуща сжатию в условиях плоской деформации, нежели прокатке
...
Это исследование наглядно показывает, насколько тщательная документированность и подробный анализ необходимы для надлежащей трактовки экспериментальных данных, полученных при термомеханической обработке
...
Работу некоторых прессов также регулируют вручную, но на более современных прессах скорость пуансона, а также регистрация данных о прохождении обработки осуществляются с помощью микропроцессора
...
Сейчас существуют значительные производственные мощности, использующие инструмент из молибденовых сплавов, который нагревают до температуры самих поковок
...
Возможность моделировать процесс ковки на компьютере дает в руки конструктора и металлурга важный инструмент для проектирования и разработки этой операции
...
На поковках могут образовываться складки и заковы, нередко их появление связывают с неудовлетворительной конструкцией штампов, наличием технологических надрезов или насечек на заготовке
...
По верхней и нижней поверхностям осадки видны эффекты трения и захолаживания от контакта со штампом, а также эффекты пониженной деформацией на периферии В прошлом изготовление детали обычно включало от двух до четырех серий последовательных операций ковки
...
В настоящее время улучшенная поверхность заготовок, качество микроструктуры и моделирование процесса позволяют во многих случаях обойтись единственной операцией ковки
...
Благодаря применению штампа с замком до некоторой степени сохранилась литая структура венно, что приходится учитывать множество прочих факторов, таких как сложная геометрия поковки, деформируемость материала, износ штампов, проблемы смазки
...
Желательно, однако, удерживать температуру и длительность операций в достаточно узких пределах, коль скоро мы пытаемся оптимизировать множество конкурентных факторов посредством, например, создания микроструктуры, обеспечивающей хорошие разрывные свойства, характеристики сопротивления ползучести и сопротивление зарождению трещины
...
Особенности кузнечной практики могут различаться в громадной степени в зависимости от фазовых равновесий, желательного сочетания свойств, имеющегося в распоряжении оборудования, качества и размеров заготовки
...
Тем не менее, очень хорошие обзоры опубликованы в отношении многих сплавов, микроструктур, режимов термической обработки, а также множеству примеров по получению кованых деталей с заданными механическими свойствами
...
Вторая заключалась в регулировании микроструктуры средствами ковки, чтобы получить как можно более мелкое зерно, улучшив тем самым сопротивление малоцикловой усталости
...
Во всех случаях важно иметь равномерную микроструктуру, поскольку с ее неравномерностью связано серьезное снижение проектируемых служебных параметров
...
В соответствии со вторым подходом получить разный размер зерна в этих зонах диска предполагали, применив особую форму штампов и особый режим термоциклической обработки
...
Гомогенизация химического состава сплавов Цели, которые преследуют, добиваясь однородности микроструктурой, могут быть в сильной степени подчинены необходимой степени однородности химической
...
Кинетика зарождения выделений вторых фаз, огрубления частиц, а также подвижность границ чувствительны к колебаниям в химическом составе, которые имеют место в литом материале
...
Выбор верхнего температурного предела такой гомогенизации определяется температурой начала плавления и колебаниями температуры в печи, где предстоит проводить гомогенизацию
...
Сопротивление металла пластическому течению Для выбора параметров ковочного цикла, совместимых с имеющимся оборудованием, материалом штампов, заданными паспортными характеристиками продукции, весьма важно знать величину энергии, необходимой для деформирования того или иного суперсплава
...
Поскольку напряжение пластического течения уменьшается с ростом температуры, температуру ковки выбирают как можно более высокую, насколько позволяют другие обстоятельства и цели, например обеспечение оптимальной микроструктуры и деформируемости
...
Хорошая пластичность обусловлена динамическим возвратом и динамической рекристаллизацией, которые развиваются непосредственно в процессе деформирования
...
В координатах температура — скорость деформации она показывает эффективность рассеяния энергии пластической деформации такими металлургическими процессами, как динамическая рекристаллизация или внутреннее разрушение
...
Подобные карты могут послужить руководством к выбору параметров горячей обработки давлением, коль скоро известен и охарактеризован металлургический процесс
...
Например, характер исходной микроструктуры зависит от предыстории материала и от того, как он выведен на температуру обработки, нагревом от более низкой или охлаждением от более высокой температуры
...
Будет ли степень деформации во всех объемах поковки достаточной для формирования нужной структуры применительно к выбранной температуре и скорости деформации
...
Надо знать все необходимое о фазовых равновесиях в сплаве, и, пользуясь этим знанием, правильно выбрать температуру и время для регулирования микроструктуры в заготовке до деформации, если хочешь получить ту или иную заданную микрост
...
Если измерять температуру заготовки с помощью термопары и отладить управление печью, максимальный разброс температуры при термической обработке можно сократить до
...
В настоящее время эмпирически выбирают форму детали, в которой она подлежит закалке, подготовку ее поверхности, продолжительность переноса, условия перемешивания закалочной среды и другие параметры
...
Повышенные разрывные свойства и сопротивление малоцикловой усталости могут быть получены с небольшими потерями или вовсе без потерь в сопротивлении ползучести, если речь идет о рабочих температурах диска
...
Имеются лишь очень ограниченные публикации по вопросу о минимальном уровне деформации на заключительной стадии ковки, о роли адиабатического нагрева или оптимальных циклах старения в случае, когда старение проводится непосредственно после завершения ковки
...
Мы уже отмечали, что требования, диктуемые механикой разрушения, привели к производству заготовок с более равномерной, мелкозернистой структурой и, следовательно, отличающиеся повышенным качеством с точки зрения звуковой дефектоскопии
...
Надо стремиться к лучшему пониманию поведения трещины, это позволит оптимизировать требования к микроструктуре, формирующейся в результате ковки и термической обработки
...
Моделирование, статистическая проверка процесса обработки, проверка качества заготовки, составление и применение деформационных карт, адекватное оснащение оборудования — все это очень мощные средства
...
Настало время, чтобы применить их к созданию производственного пикла для конкретных сплавов, конкретных микроструктур и конкретных, заранее заданных свойств
...
В единстве с задачами термомеханического воздействия следует рассматривать управление процессами затвердевания, будь это порошковые материалы или слитки
...
Оно подвинуло торговцев расплавами к внесению усовершенствований в процесссы обработки сплавов, а их продукция должна занять те места, которые в настоящее время принадлежат изделиям из порошкового материала, В свою очередь новые и
...
Еще одна область применения порошковых суперсплавов — это изготовление располагающихся на выходе каждого контура турбины неподвижных направляющих лопаток
...
При этом порошки исходных элементов или готовой лигатуры перемешиваются в твердом состоянии с очень мелкими частицами оксидов и за счет механического легирования происходит формирование однородной смеси частиц порошка
...
Затем этот порошок методом горячей экструзии консолидируется до максимально возможной плотности и подвергается направленной рекристаллизации до получения специфической кристаллографической текстуры, в результате чего формируется анизотропная, но стабильная структура
...
Жидкий металл поднимается по трубке вверх и попадает в камеру распылителя, где и происходит его распыление, вызываемое как резким перепадом давления, так и бурным выделением растворенного в расплаве газа
...
В процессе с вращающимся электродом оплавление поверхности вращающегося электрода происходит под действием электрической дуги между ним и нерасходуемым вольфрамовым электродом
...
Плазменный процесс отличается от обычного лишь тем, что в нем для оплавления поверхности вращающегося электрода из суперсплава вместо вольфрамового электрода используется плазменная дуга
...
Слой жидкого металла ускоряется на периферии диска и там происходит образование сферических частиц, которые затем распыляются вертикальной струей инертного газа
...
Плазменный процесс отличается от обычного лишь тем, что в нем для оплавления поверхности вращающегося электрода из суперсплава вместо вольфрамового электрода используется плазменная дуга
...
В виде порошков эти сплавы по своему химическому составу чаще всего близки к обычным сплавам, за исключением более низкого содержания углерода в порошках
...
Это связано с нежелательностью образования в порошковых сплавах карбидов, препятствующих контролируемому изменению размера исходного зерна в сплаве, что на практике проявляется в декорировании поверхости частиц порошка карбидами, затрудняющем их соединение в процессе консолидации при изготовлении изделия
...
Рентгенографический анализ соответствующим образом измельченного порошка свидетельствует о наличии одной кристаллической структуры с промежуточными относительно составляющих порошок элементов параметрами
...
Распыленные порошки в зависимости от особенностей конкретных технологических установок имеют различную склонность к образованию скоплений разновеликих частиц и разное содержание брызг и чешуек
...
Обычно при консолидации порошков эти поры закрываются и их повторное раскрытие возможно лишь вследствие выделения ранее захваченного аргона в течение последующей выдержки при высоких температурах
...
Загрязнение порошка неорганическими или органическими примесями, так же как и оксидами, обычно качественно или количественно оценивается методом отмучивания
...
Методы консолидации порошка ч Как при производстве порошков, так и для их консолидации в настоящее время применяются практически все используемые в порошковой металлургии способы уплотнения порошков суперсплавов
...
В настоящее время в основном применяются методы горячего изостатического прессования и горячего компактирования порошков почти до максимальной плотности с последующей горячей экструзией, позволяющие наиболее полно удовлетворять требованиям к чистоте конечного продукта при его приемлемой стоимости
...
Многочисленные исследования показали, что десорбция поверхностных газов в порошках возможна в широком температурном интервале и при этом выделяются такие вредные соединения, как Н
...
Дефекты образуются за счет разложения в процессе предшествующей уплотнению порошка термообработки присутствующих в нем загрязняющих примесей с образованием химически активных веществ, формирующих сетку оксидов и карбидов по первичным границам между частицами порошка
...
В консолидированном продукте количество дефектов, связанных с реактивными примесями, может быть во много раз больше, чем число загрязняющих примесей в исходном порошке
...
Источником таких дефектов могут являться различные посторонние включения, увеличивающие массу порошка, такие как кусочки тряпки, резины, жир, человеческий волос и осколки вторичной окалины малостабильных оксидов
...
Варьируя эти параметры, можно изменять доминирующий механизм уплотнения при ГИП, консолидации, происходящего либо путем быстрой пластической деформации частиц порошка, либо за счет их ползучести, что влияет на сохранение в микроструктуре готового изделия первичных границ между частицами исходного порошка
...
Компактированная вхолодную масса или сыпучий порошок помещается в контейнер, нагревается до высокой температуры и подвергается экструзии до получения совершенно плотного материала
...
Варьируя эти параметры, можно изменять доминирующий механизм уплотнения при ГИП, консолидации, происходящего либо путем быстрой пластической деформации частиц порошка, либо за счет их ползучести, что влияет на сохранение в микроструктуре готового изделия первичных границ между частицами исходного порошка
...
Такой размер зерен и их преимущественная направленность обеспечивают исключительную высокотемпературную стабильность и прочность этих материалов за счет сведения к минимуму протяженности межзеренных границ в поперечном направлении
...
За счет хорошей способности этих материалов к формоизменению, обусловленной их сверхпластическими свойствами, возможно получение высокоточных поковок деталей
...
Достижение требуемого качества материала за счет микроструктурных изменений, связанных с пластическим течением тела зерна, формированием структур типа ожерелья или, в случае УДО сплавов, деформацией материала до критического значения
...
В то же время термомеханическая обработка приводит к повышению минимального уровня динамических свойств, значения которых определяются содержанием дефектов в материале
...
Ковка порошковых суперсплавов может поризводиться разными способами, но наиболее широко применяется операция изотермической ковки, когда и оснастка и обрабатываемый металл находятся при одной и той же температуре
...
Результатом деформации является увеличение напряжения до пикового значения и последующее разупрочняющее течение материала с постоянной скоростью накопления деформации
...
Основная цель при проведении термомеханической обработки заключается в горячей деформации материала до критической величины, необходимой для его рекристалли зации
...
Деформацию обычно проводят на горячей оснастке что позволяет более экономно расходовать материал при из готовлении деталей и уменьшить его растрескизание, а так же обеспечивает надлежащее управление самим процессо деформации
...
Механические свойства Статические маханические свойства порошковых сплавов, определяемые при испытаниях на растяжение, ползучесть и длительную прочность, напрямую связаны с составом сплава и его структурой
...
Вследствие постоянного повышения требований к рабочим характеристикам и надежности газовых турбин очень большое внимание уделяется определению механизмов, контролирующих циклические механические свойства суперсплавов и возможности управления этими свойствами, особенно малоцикловой усталостью
...
Рост зерна после термообработки при температурах выше линии сольвус представляется вполне естественным процессом, протеканию которого способствует растворение расположенных по границам зерен выделений э
...
Дефекты и усталость Хотя применение порошковой технологии и обеспечивает улучшение свойств и более высокую экономическую эффективность по сравнению с процессами литья и деформации, однако малоцикловая усталость порошковых материалов все
...
Размер дефектов ограничен размером ячеек сита, через которое просеивается порошок, и практически не меняется в процессе горячего изостатического прессования
...
В зависимости от природы числа загрязняющих включений дефекты типа ППГ могут ра пространяться на область от нескольких десятков квадра ных микрометров до области, площадь которой на несколько порядков величины превышает максимальный размер
...
Таким образом, дефекты типа первичных порошковых границ оказывают наиболее значительное влияние на ухудшение динамических свойств порошковых суперсплавов
...
Размер дефектов ограничен размером ячеек сита, через которое просеивается порошок, и практически не меняется в процессе горячего изостатического прессования
...
В материале, изготовленном из более крупного порошка, поры могут быть значительно крупнее, а разброс значений долговечности при испытаниях на малоцикловую усталость гораздо больше
...
Следует отметить, что при одинаковом размере дефекты, расположенные внутри материала, вызывают не столь значительное ухудшение свойств, как поверхностные дефекты
...
При соответствующем выборе режима термомеханической обработки можно значительно снизить иди вообще исключить вредное влияние дефектов типа первичных порошковых границ
...
Были разработаны соответствующие технологические процессы термомеханической обработки, приводящие к формированию стабильной структуры с крупным рекристаллизованным зерном, вытянутым в направлении горячей деформации
...
Анизотропия механических свойств заметна и при кратковременных испытаниях на растяжение, но гораздо сильнее она проявляется при изучении ползучести и длительной прочности, т
...
Для материалов газовых турбин одним из основных факторов, ограничивающих возможности их применения, может стать склонность к деградации усталостной долговечности при наличии в материале дефектов
...
В связи с этим необходимы дальнейшие усилия по усовершенствованию технологии изготовления порошконых материалон, позволяющие исключить само появление таких дефектов
...
Этого можно достичь понышением чистоты исходных расплавляемых материалов и проведением процесса распыления порошка на установках, в которых отсутствуют керамические детали и узлы
...
Для гарантии качества порошковых материалов уже в процессе их изготовления, а не по результатам последующего анализа необходима разработка методов непрерывного контроля над параметрами процесса, его моделирования и оперативного управления
...
Так как долговечность при малоцикловой усталости определяется инициацией поверхностного разрушения, то для его замедления следует разработать методики усиления поверхностного слоя за счет генерирования поверхностных сжимающих напряжений
...
В будущем также следует активизировать усилия по модификации составов старых и разработке новых сплавов для получения материа лов, менее чувствительных к внутренним дефектам
...
Кроме того, в будущем, возможно, возникнет необходимость в разработке новых методов консолидации порошка, позволяющих реализовать все преимущества уникальной структуры материала, формирующейся в процессе быстрого затвердевания
...
С повышением качества порошка, его доступности и улучшением промышленных методов производства следует ожидать значительного расширения применения порошковых материалов
...
Применение сварных деталей не сопровождается значительным снижением срока эксплуатации установок, особенно если эти детали установлены не на наиболее опасных участках
...
В основном удается использовать приемы сварки, позволяющие избежать существенного снижения предела прочности или текучести, но пластичность сварных образцов снижается практически всегда
...
Некоторые области в зоне термического влияния подвергаются воздействию высоких температур, в них может произойти ускоренный рост зерна, растворение и повторное выделение карбидов и прочих фаз
...
В сварочном производстве этот метод применен очень широко, но при сварке суперсплавов — в меньшей степени, поскольку трудно устранять флюс, сваривать тонкие сечения и невозможно автоматизировать процесс
...
Электродуговая сварка в среде защитного газа вольфрамовым электродом При этом процессе дуга тоже образуется между одиночным электродом, в данном случае вольфрамовым, и заготовкой
...




    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
    Сварка, пайка, склейка и резка металлов и пластмасс. 3-е изд.: Справ. изд.

    rss
    Карта