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

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ...

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

Перспективы создания суперсплавов с повышенной стойкостью к горячей коррозии Для получения суперсплавов с требуемым комплексом механических свойств предпочтение следует отдавать композициям, не обладающим высоким сопротивлением горячей коррозии
...
Наиболее перспективным способом повышения сопротивления суперсплавов коррозионному разъеданию является применение покрытий, а также более точное определение возможных механизмов коррозионной деградации, которым должен противостоять материал
...
Повреждение материала при таком взаимодействии может проявляться в виде его окисления или коррозии, а также снижения механических свойств подложки за счет диффузионного насыщения сплава вредными элементами при высоких температурах
...
Таким образом, по самой природе обеспечивающего защиту механизма, время жизни покрытия определяется его способностью формировать, сохранять и, в случае необходимости, возобновлять защитную пленку окалины нужного состава
...
Наиболее широко покрытия на суперсплавах применяются на узлах и деталях высокотемпературных секций газовых турбин, таких как камеры сгорания, рабочие и направляющие лопатки
...
при производстве авиационных двигателей, когда стало очевидно, что требования к составу материала для улучшения его высокотемпературной прочности и достижения оптимальной степени защиты от воздействия высокотемпературной окружающей среды несовместимы
...
Методы нанесения покрытий Почти каждый из известных методов модификации поверхности либо использовался, либо рассматривался как возможный для зашиты суперсплавов
...
В некоторых случаях именно проблемы с зашитой деталей из суперсплавов заставляли разрабатывать новые или улучшать уже существующие технологии нанесения покрытий
...
Диффузионные покрытия Процессом, получившим наиболее широкое распространение при изготовлении авиационных газовых турбин, является диффузионное насыщение поверхностных слоев подложки алюминием
...
Метод диффузионного насыщения из засыпок представляет собой разновидность процесса осаждения из паровой фазы, при котором обрабатываемая деталь помещается в контейнер со смесью реагентов, производящих пары требуемого состава
...
При нагреве в инертной атмосфере металлический порошок вступает в реакцию с активатором с образованием паров, которые в свою очередь, взаимодействуют с поверхностью обрабатываемой детали, обогащая ее алюминием
...
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
...
При химическом осаждении из паровой фазы происходит введение в камеру с образцами паров заданного состава, создаваемых на независимой стадии процесса, и их взаимодействие с поверхностью деталей
...
Основное преимущество метода по сравнению с твердофазным диффузионным насыщением из засыпок заключается в том, что он позволяет наносить покрытия на поверхности внутренних каналов змеевиков охлаждения аэродинамических элементов с пленочным охлаждением
...
Пары могут прогоняться насосами через внутренние каналы, обеспечивая получение однородных покрытий хорошего качества даже при очень сложной геометрии этих каналов
...
Другим преимуществом метода химического осаждения из паровой фазы является гибкость его управления, позволяющая формировать паровую фазу нужного состава
...
Оверлейные покрытия Внешние оверлейные покрытия отличаются от диффузионных тем, что не требуют формирования диффузионной зоны на границе раздела покрытия с подложкой для получения покрытия нужного состава или структуры
...
Скорее йа поверхность подложки наносится слой материала заранее заданного состава, необходимого для получения защитной пленки оксидной окалины, имеющей хорошее сцепление с поверхностью
...
Для залечивания таких дефектов с целью предотвращения преждевременного разъедания под действием окружающей среды и термоусталостного растрескивания материала применяют струйную обработку стеклянными бусинками и лазерное глазурование поверхности
...
Процесс заключается в инжекции материала покрытия, обычно в виде порошка заранее заданного состава, в высокотемпературный плазменный газовый поток, который создается в плазменной пушке
...
На структуру и свойства получаемого покрытия влияют такие параметры процесса, как степень предварительного подогрева, характеристики плазменной пушки, расстояние от пушки до рабочего тела и т
...
Преимущества такого процесса низкого давления также заключаются в более высоких скоростях разбрызгиваемых частиц порошка и расширенной области распыления
...
Главный недостаток процессов плазменного напыления и физического осаждения с испарением электронным пучком по сравнению с диффузионными методами нанесения покрытий заключается в том, что оба они являются процессами
...
При обработке деталей сложной формы, какими обычно являются рабочие и направляющие лопатки турбин, это ограничение неизбежно создает проблемы с управлением толщиной покрытия из
...
Ни один из известных методов нанесения оверлейных покрытий, однако, не может быть использован для осаждения защитных покрытий на внутренние каналы аэродинамических деталей с пленочным охлаждением
...
В этом случае для обеспечения полной защиты детали применяются гибридные покрытия, состоящие из оверлейных покрытий на внешних поверхностях детали и алюминидных покрытий, наносимых из паровой фазы, — на внутренних
...
Их применение позволяет обойти осложнения, связанные с нежелательной взаимной диффузией элементов покрытия и подложки и, тем самым, преодолеть ограничения на применение оверлейных покрытий
...
Часто конструкция рабочих лопаток турбин такова, что температурный режим работы разных участков лопатки существенно различается и они подвергаются коррозионному разъедании
...
Другие процессы нанесения покрытий С помощью высокотемпературного спекания образцов с предварительно нанесенным на них методами набрызгивания или окунания жидким металлосодержащим шликером получают покрытия, сходные по качеству с покрытиями, наносимыми методами диффузионного насыщения из засыпок и химического осаждения из паровой фазы
...
Для нанесения гальванических покрытий на детали сложной формы на них предварительно с помощью процесса электрофореза осаждают слой мелких металлических частиц нужного состава, а затем проводят его спекание
...
В литературе сообщается о получении МеСгАГУ покрытий на турбинных лопатках методом распылительной ионной металлизации и указывается, что развитие этой методики знаменует собой переход к качественно новому этапу технологии нанесения покрытий
...
Плакирование предполагает изготовление сплава требуемого состава в виде тонкого листа нужной толщины и последующее диффузионное его соединение с поверхностью подложки при высокой температуре и давлении
...
Методами ионной имплантации и перемешивания ионным пучком также может производиться и химическая модификация поверхности за счет внедрения в тонкий поверхностный слой подложки желаемых элементарных частиц
...
Хотя все упомянутые в этом разделе методы могут иметь важное коммерческое значение в определенных отраслях промышленности, связанных с применением покрытий, все же они не получили широкого распространения как методы нанесения покрытий на детали турбин из суперсплавов
...
Поэтому в следующих разделах данной главы основное внимание будет уделено только тем покрытиям, которые наносятся методами диффузионного алюминирования, физического осаждения из паровой фазы с испарением электронным пучком или плазменного напыления
...
Оценка покрытий Для оценки того, насколько применение покрытия гарантирует достижение желаемого улучшения стойкости материала к воздействию окружающей среды без неприемлемого риска ухудшения механических и физических свойств покрытого суперсплава, каждое покрытие должно пройти определенный комплекс испытаний
...
Однако слишком жесткие условия проведения испытаний могут приводить к излишне строгому отношению к покрытиям, которые при любых других условиях вполне удовлетворяют всем требованиям
...
При таких испытаниях материал подвергается суммарному воздействию всех возможных факторов, таких как напряжение, деформация, температура, характер окружающей среды, что невозможно смоделировать в лабораторных условиях
...
Рабочие характеристики покрытий Работоспособность в окислительных средах и при высоких температурах Применимость тех или иных покрытий для работы в условиях высоких температур, например, в авиационных двигателях, оценивается по их способности сохраняться, противостоять окислению и избегать растрескивания
...
Если в результате термоциклирования эта пленка растрескивается и выкрашивается, то алюминий из покрытия диффундирует к поверхности и происходит восстановление защитной окалины
...
Повышенная концентрация тугоплавких элементов в диффузионной зоне может вызывать другие необычные эффекты, особенно в случае термоусталостного растрескивания покрыта б л и ц а
...
Однако если покрытие растрескивается, то тугоплавкие элементы, находящиеся в этой зоне, подвергаются прямому воздействию окислительной среды и могут быстро окисляться
...
Повышенная концентрация тугоплавких элементов в диффузионной зоне может вызывать другие необычные эффекты, особенно в случае термоусталостного растрескивания покрыта б л и ц а
...
Однако если покрытие растрескивается, то тугоплавкие элементы, находящиеся в этой зоне, подвергаются прямому воздействию окислительной среды и могут быстро окисляться
...
В мелкозернистых оверлейных покрытиях существует развитая сетка границ зерен, представляющих собой пути легкой диффузии основных элементов сплава, которые сразу после нанесения и термообработки покрытия могут в небольших коли Таблица
...
Однако высокая температура плавления оверлейных покрытий достигается ценой очень низкой высокотемпературной прочности, что может приводить к термоусталостному растрескиванию при циклических условиях работы
...
В настоящее время уже разработаны такие композиции, которые ограничивают взаимную диффузию элементов между покрытием и подложкой и обеспечивают повышенную высокотемпературную прочность покрытия, что необходимо для улучшения сопротивления термоусталости
...
Присущая процессу плазменного распыления при низком давлении практически неограниченная возможность варьировать состав наносимого покрытия дает возможность подбора оптимального состава оверлейного покрытия для каждого конкретного сплава подложки и определенных рабочих условий
...
Работоспособность в условиях горячей коррозии Потребность в покрытиях, стойких к горячей коррозии, существует в морских и промышленных газовых турбинах
...
В этих случаях, как правило, условия термоциклирования не такие тяжелые, как в авиационных двигателях, и, следовательно, ограничения на применение оверлейных покрытий могут быть не столь жесткие
...
Часто возможность для протекания горячей коррозии может быть понижена выбором подходящего способа очистки топлива и соответствующей фильтрацией воздуха, однако покрытия все равно необходимы из
...
Применение простых алюминидных диффузионных покрытий в случаях, когда основной проблемой является горячая коррозия, обычно дает неудовлетворительные результаты даже при относительно мягких коррозионных условиях
...
Были разработаны и другие алюминидные покрытия, где платина заменена менее дорогими драгоценными металлами, такими как родий или палладий, но они по своим возможностям уступают покрытиям с платиной
...
Ее влияние скорее проявляется в повышении активности алюминия на поверхности, улучшении сцепления защитного слоя окалины с поверхностью или увеличении скорости роста окалины
...
На последующей стадии коррозионного разъедания образование сульфидов в подложке или диффузионной зоне между подложкой и покрытием указывает на прекращение защитного действия покрытия
...
Платиноалюминидные покрытия несколько менее пластичны по сравнению с простыми алюминидными покрытиями и поэтому их применение в некоторых авиационных двигателях с тяжелыми циклическими условиями работы может быть ограничено
...
Обычно с увеличением отношения концентраций хрома и алюминия стойкость к горячей коррозии возрастает, но одновременно несколько ухудшается сопротивление окислению
...
Другой подход к разработке оверлейных покрытий, стойких к горячей коррозии, предполагает использование кремния либо в качестве верхнего слоя для двухили многослойных покрытий
...
Можно сделать вывод, что из всех оверлейных покрытий, защитные свойства которым придает присутствие на поверхности пленки оксида алюминия, наибольшей стойкостью к горячей коррозии обладают покрытия с максимально возможным для данного уровня механических свойств содержанием хрома, в которые, кроме того, для оптимизации служебных характеристик с учетом конкретной рабочей среды и конкретного типа подложки добавлены такие элементы, как иттрий, кремний, платина и гафний
...
Как правило, появление таких обогащенных хромом сульфидов предшествует образованию внутренних оксидов, почти как в случае разъедания незащищенных суперсплавов без покрытий
...
В конце концов, однако, происходит обеднение покрытия такими необходимыми для образования защитной пленки окалины элементами, как алюминий и хром, что приводит к разрушению покрытия
...
За счет увеличения толщины покрытия, что возможно при использовании технологий нанесения оверлейных покрытий, достигается повышение долговечности деталей с покрытиями в коррозионных условиях
...
Работоспособность в условиях низкотемпературной коррозии Опыт показывает, что пленки оксида хрома и, возможно, диоксида кремния обеспечивают лучшую защиту от низкотемпературной горячей коррозии, чем пленка оксида алюминия
...
Большинство покрытий, которые были разработаны для защиты от горячей коррозии и окисления и защитные свойства которых обеспечиваются окалиной из оксида алюминия, явно неэффективны для противодействия низкотемпературной коррозии
...
Поэтому в данном разделе будут рассмотрены только такие покрытия, защитное действие которых обусловлено образованием окалины из оксида хрома или диоксида кремния и которые лишь недавно стали применяться для защиты от низкотемпературной коррозии
...
Известно, что некоторые применяющиеся в промышленности хромистые диффузионные покрытия способны эффективно противостоять низкотемпературной коррозии
...
Чаще всего диффузионные хромистые покрытия, наносимые из засыпок, вследствие ограничений, накладываемых самим процессом осаждения, имеют достаточно небольшую толщину
...
Однако вследствие того, что взаимная диффузия элементов при низких температурах невелика, толщина покрытия также может быть меньше, чем при высоких температурах, когда возможно быстрое обеднение покрытия элементами, обеспечивающими его защитные свойства, за счет их диффузии в подложку
...
Все покрытия из высокохромистых сплавов на основе кобальта, никеля и железа могут служить эффективной защитой против низкотемпературной горячей коррозии
...
Все покрытия из высокохромистых сплавов на основе кобальта, никеля и железа могут служить эффективной защитой против низкотемпературной горячей коррозии
...
Как видно, СоСгХ покрытие с боле высоким содержанием хрома обладает значительно лучшим со противлением низкотемпературной точечной коррозии в условиях стендовых испытаний
...
Такое кажущееся противоречие возможно связано с различными представлениями об ожидаемой коррозионной среде и, таким образом, с разными условиями испытаний
...
Многие недавно разработанные стойкие к низкотемпературной коррозии покрытия в настоящее время проходят натурные испытания, результаты которых станут известны через несколько лет
...
Выделение низкотемпературной коррозии в особый вид коррозионного разъедания материала и связанное с этим начало работ по разработке специальных покрытий произошло совсем недавно, и данные о поведении таких покрытий в реальных условиях к моменту написания данной книги еще не были известны
...
Теплозащитные барьерные покрытия Теплозащитные барьерные покрытия относятся, вероятно, к самой многообещающей и стимулирующей новые разработки области исследований покрытий для суперсплавов за последние годы
...
Общая характеристика Теплозащитные барьрные покрытия, или ТЗБП, представляют собой многослойную систему, которая состоит из изолирующего керамического внешнего покрытия
...
Назначение керамического слоя — обеспечить тепловую изоляцию металлической подложки с тем, чтобы температура ее поверхности не превышала максимально допустимое значение
...
Исключить такие изменения можно путем сдвига фазового перехода в область более низких температур, вплоть до комнатных, за счет стабилизации тетрагональной фазы в
...
Основным назначением металлического связующего слоя, таким образом, является защита подложки от агрессивной внешней среды, так как интенсивное образование оксидов на границе раздела металл
...
Шероховатость поверхностей как связующего металлического, так и верхнего керамического слоев, наносимых методом плазменного напыления, способствует их хорошей адгезии между собой за счет некоторого механического зацепления друг с другом
...
К сожалению, в ТЗБП действует множество источников деформации материала покрытия, связанных с наличием остаточных напряжений, возникающих уже в процессе нанесения покрытия, различием коэффициентов термического расширения керамики и метал
...
Как следствие, керамический слой очень часто приобретает склонность к отслаиванию непосредственно по границе раздела керамики с металлическим связующим слоем
...
В связи с этим большое количество работ, выполненных за последнее время, было посвящено разработке таких технологий нанесения покрытий, которые позволяли бы получать менее чувствительную к деформации структуру керамического слоя и более стабильный, имеющий хорошие механические свойства слой металлического связующего покрытия, обладающего повышенной стойкостью в агрессивной окружающей среде
...
Это может быть достигнуто более жестким контролем за фазовой структурой свеженанесенного покрытия или же намеренным введением дефектов в покрытие во время его нанесения
...
Защитное действие связующего слоя дополняется такими способами обработки поверхности как лазерное глазурование керамики или соответствующий выбор таких параметров процесса плазменного напыления перед его окончанием, которые приводили бы к формированию плотного поверхностного слоя, предотвращающего абсорбцию агрессивных солей
...
Сферы применения Промышленное применение ТЗБП в газовых турбинах до сих пор ограничено в основном неподвижными узлами в системах сгорания и отвода отработанного газа
...
Значительное понижение температуры поверхности металла, достигаемое благодаря ТЗБП, позволяет исключить проблему деформации деталей за счет ползучести
...
Очень высокие потенциальные возможности, заложенные в ТЗБП, могут быть реализованы в случае, если удастся применить их для защиты неподвижных и вращающихся аэродинамических узлов газовых турбин
...
Перспективы использования ТЗБП на лопатках газовых турбин зависят от того, насколько успешным будут предпринимаемые в настоящее время усилия по улучшению характеристик и повышению надежности покрытий
...
Таким образом, следует внимательно отнестись к необходимости проведения реалистичных циклических испытаний и особое значение при этом приобретают натурные испытания в двигателях
...
С помощью некоторых современных методов нанесения покрытий можно с хорошей воспроизводимостью получать высококачественные покрытия, содержащие в своем составе элементы с высокой химической активностью
...
Процессы выплавкиэто основа, предопределяющая возможность обеспечить высшее качество для дисков, валов, лопаток, камер сгорания и других ответственных деталей
...
Никакое легирование, управляемая ковка или усовершенствованная термическая обработка не смогут обеспечить производство надежной детали из некачественного слитка
...
Когда обнаружили, что добавки элементов, отличающихся высокой химической активностью, способны улучшить прочность при повышенных температурах, потребовалась разработка технологических приемов и оборудования для вакуумной индукционной выплавки
...
Возросшая потребность в суперсплавах и появление усовершенствованного вакуумного оборудования стали причиной применения более крупных печей для вакуумной индукционной выплавки и производства более крупных слитков
...
Большинство суперсплавов производят, комбинируя вакуумную индукционную выплавку с электродуговым или с электрошлаковым переплавом, — приемы, разработанные в
...
Основной ее вид электроды, предназначенные для вакуумного электродугового или электрошлакового переплава, и, в небольшом количестве, для двойного вакуумного электродугового переплава
...
Переплавленный материал подвергают ковке, прокатке или различным видам горячей деформационной обработки для получения полуфабрикатов в виде сутунки, слябов или прутков
...
Ясно, что для выплавки суперсплавов существует довольно много экономичных процессов, нередко они используются в рациональных комбинациях и позволяют получить продукцию
...
В последующих разделах данной главы нам предстоит рассмотреть эти процессы применительно к оборудованию и технологическим операциям, металлургическим реакциям, преимуществам и ограничениям, а также основным н правлениям развития, которые диктуются современными будущими требованиями к материалам
...
Занятые ею лица по определенной методике собирают, чистят и подвергают специальной упаковке лом суперсплавов, предназна ченный для использования при вакуумной индукционной плав ке
...
Эти требования привели к тому, что производители лома разработали оборудование с разнообразными и очень высокими характеристиками в отношении выплавки и химического анализа материалов
...
Выбор сырьевых материалов и практические мероприятия по выполнению плавки определяются техническими и экономическими задачами, которые должны быть решены с помощью данного выплавляемого материала
...
Если исходную шихту готовят из чистых шихтовых материалов, в нее вводят элементы с невысокой химической активностью и углерод в количестве, достаточном для раскисления шихты в процессе расплавления
...
При отсутствии сильных нитридообразователей и тщательном отборе сырьевых материалов для основной шихты удаление азота происходит на стадии интенсивного
...
Растворимость азота в расплавах невелика, но суперсплавы часто содержат хром, алюминий, титан, ниобий и ванадий, эти элементы образуют стойкие нитриды и очень затрудняют удаление азота путем вакуумирования
...
Однако необходимо тщательно регулировать и снижать остаточную концентрацию этих элементов в сплаве, чтобы предотвратить их нежелательное влияние на горячую деформируемость или прочие механические свойства
...
Вакуумная индукционная плавка идеальна для удаления таких малых вредных примесей, как свинец, селен, медь, висмут и теллур, эти примеси обладают высоким давлением пара
...
К счастью, сравнительно высоким давлением паров отличается большинство малых вредных примесей, так что дистилляция по ним в условиях вакуумной плавки проходит успешно
...
Продолжительность продувки и соотношение газов в смеси на различных стадиях процесса определяют в соответствии с исходным составом расплава, интенсивностью вывода углерода, заданными температурами
...
Почти полного восстановления хрома и других окисленных элементов из шлака достигают в результате введения добавок кремния и извести в совокупности с перемешиванием расплава потоками вдуваемого аргона
...
В результате такого сочетания повышается качество металла, выплавленного в электродуговой печи, снижается стоимость слитков, повышается производительность
...
Активное перемешивание обеспечивает полный и тесный контакт металла со шлаком, создавая этим техническую основу для устранения указанных нежелательных примесей
...
Указанные возможности управлять процессом и добиваться однородности продукта позволяют очень точно проектировать химический состав материалов, предназначенных для тех или иных видов специального назначения
...
Поэтому процесс не приемлем для производства суперсплавов, в которых необходимо сохранять и тщательно дозировать высокие концентрации химически активных элементов или обеспечивать низкое содержание газовых примесей
...
Задача этого самого старого промышленного процесса переплава заключается в том, чтобы производить высококачественные слитки, управляя их затвердеванием и повышая чистоту
...
Плавку, как правило, ведут под вакуумом, но при необходимости может быть использовано некоторое парциальное давление азота или аргона, чтобы сохранить в материале элемент
...
По мере того как прогрессирует плавление, подаваемую мощность увеличивают до некоторого заданного уровня, определяемого необходимой скоростью плавления
...
Главными компонентами установки для вакуумного электродугового переплава являются источник энергии, тигельный агрегат, вакуумные насосы и система управления
...
В любом случае цель заключается в том, чтобы обеспечить работу печи на максимальном желаемом энергетическом уровне при непременно стабильных характеристиках дуги
...
Очень часто плавление развивается в условиях близких или соответствующих режиму короткого замыкания, и система должна быть способна устранить этот мгновенно возникший режим короткого замыкания, восстановить дугу и вернуть к действию заданный режим работы агрегата
...
Такая последовательность событий обычно поддерживается автоматически, так что газы, освобождающиеся в процессе плавки, могут быть должным образом эвакуированы
...
Важность скорости плавления электрода как меры скорости кристаллизации слитка признали давно, однако попытки управлять ею, измеряя перемещение электрода, оказались неэффективными и ненадежными
...
При вакуумной индукционной выплавке не удается получать электроды с надежно обработанной прибылью, — слишком малый диаметр и большая длина отливки чреваты значительной усадкой, — усадочной раковиной и пористостью
...
Было показано, что главные компоненты никель, хром, молибден, вольфрам и ниобий присутствуют в заданных концентрациях и равномерно распределены в объеме слитка
...
Но опасность потерь в таких летучих элементах, как марганец и медь в сплавах, где их содержание строго определено, требует некоторых изменений в практике вакуумно
...
В этих случаях плавку, ведут под некоторым парциальным давлением азота или аргона, либо заблаговременно оптимизируют исходный химический состав электрода
...
Задача заключается в сохранении содержания серы в электродах на уровне настолько низком, чтобы предотвратить ее вредное влияние на свойства конечного материала, особенно на высокотемпературную пластичность
...
Источник энергии в данном процессе универсальный, может быть использован постоянный ток с прямой или обращенной полярностью, а также однофазный или многофазный переменный ток
...
Процесс электрошлакового переплава запускают, наливая горячий жидкий шлак в медный тигель или зажигая электрическую дугу между электродом и металлической стружкой на подине изложнице и расплавляя тем самым первые порции шлака, помещенного в изложнице
...
Рабочая среда и шлак не относятся к оборудованию в собственном смысле этого слова, но их необходимо принимать в расчет и соответствующим образом регулировать
...
Изложницы такого типа стараются делать с массивными стенками, коль скоро это повышает запас прочности и облегчает крепление распорных болтов водяной рубашки
...
Выбор того или иного состава шлака определяется составом обрабатываемого сплава, а также необходимыми электрическими характеристиками и вязкостью шлака
...
Скорость плавления электрода в процессе электрошлакового переплава определяется силой тока, тогда как характеристики напряжения используют для управления подачей электрода или его расположением
...
На многих установках скорость плавления программируют заранее, и управление плавлением автоматизировано подключением этих ячеек к заданной программе
...
Сообщают и о повышении, и о понижении этого содержания, но сходятся во мнении, что уровень кислорода и азота можно сохранять неизменным, если использовать оптимальные параметры процесса
...
Слитки суперсплавов, полученные в результате электрошлакового переплава в оптимальном режиме, по своей чистоте способны конкурировать с продукцией вакуумно
...
Такой механизм может послужить объяснением для наблюдений, согласно которым крупные оксидные включения, сопутствующие материалу электродов в процессе их изготовления, редко обнаруживаются в слитках электрошлакового переплава
...
Главным благоприятным качеством электронных пушек является возможность регулировать размеры и форму сечени пучка, в пределах которого пучок ударяет мишень
...
Така регулировка позволяет пользоваться сосредоточенным интен сивным пучком для плавления и широким диффузным пучко для рафинирования и обработки прибыльной части слитка
...
Разработка суперсплавов, отличающихся повышенным уровнем легирования и надежности, усилила потребность в более высокой чистоте по примесным элементам и неметаллическим
...
Повышенная концентрация примесей, поступающих из расплава, и образование конденсата из летучих элементов на поверхности слитка нередко заставляют зачищать его поверхность перед горячей обработкой давлением
...
Практические навыки обработки давлением выработаны для большинства суперсплавов, и многие практики считают, что по горячей деформируемости слитки вакуумно
...
Подвод тепла с электрической дугой уравновешивается его отводом через слиток к стенкам тигля и базовой плите, а также излучением от поверхности жидкой ванны с ее хорошо знакомой полусферической формой
...
Однако с увеличением размера слитков становится все труднее поддерживать оптимальные размер и глубину ванны, в конечном счете это ставит пределы размеру слитка, которому в рамках вакуумно
...
В отличие от равновесных структур, формирование которых зависит от скорости кристаллизации, нестабильность процесса плавления и прерывистость теплового потока могут привести к появлению дефектов более вредных, чем неоднородности микроструктуры
...
Однако сложность процесса электрошлакового переплава предполагает и предлагает возможности управлять химическим составом и чистотой по неметаллическим включениям в гораздо большей степени, чем вакуумно
...
Эта возможность относится к числу главных достоинств данного способа переплава, поскольку плоские слитки удобнее при производстве суперсплавов в виде листа и полос
...
При оптимальной скорости плавления и качествах шлака поверхность слитка получается настолько гладкой, что не требует никакой доработки перед горячим деформированием
...
Следует заметить, что многие производители считают хорошую горячую деформируемость слитков электрошлакового переплава следствием благоприятной ориентировки подповерхностной микроструктуры или некоторых незначительных изменений в химическом составе
...
К недостаткам метода относятся потери элементов с высокой упругостью пара, например хрома, невозможность управлять структурой кристаллизации электрода или слитка, сравнительно высокая стоимость обработки, связанная с начальными затратами и операциями по обслуживанию и ремонту оборудования
...
К достоинствам плазменного переплава относится возможность вести плавку в разнообразных газовых средах при высоком давлении, использовать разнообразные шихтовые материалы, достигать высокой степени раскисления, имеется также потенциальная возможность использовать шлаки
...
Эти возможности обусловлены высоким уровнем достигаемых температур, отсутствием жесткой связи между подводимой энергией и скоростью плавления, малой длительностью процесса и высокой полезной долей тепловых затрат
...
Однако опыт практического применения плазменного переплава пока невелик, а главный недостаток этого метода ограниченные возможности удаления газовых примесей способен затруднить удаление неметаллических включений и качественную кристаллизацию слитка
...
Достоинством этого процесса является возможность получать мелкозернистые отливки суперсплавов высокого эксплуатационного уровня, которые с трудом поддаются горячей деформационной обработке на требуемую форму
...
Некоторые специалисты полагают, что капли, образующиеся в данном процессе и падающие в изложницу, нагреты до температур между температурами солидус и ликвидус обрабатываемого сплава и служат зародышами равноосных зерен по всему объему формирующегося слитка или электрода
...
Проблема становится еще серьез нее, если включения действуют в совокупности с такими де фектами плавки, как белые пятна, или дефектами кристалли зации вроде пятнистости
...
Чтобы оценивать чистоту по неме таллическим включениям используют высокочувствительны методы ультразвукового контроля и разрабатывают для оцен ки этих сверхчистых материалов
...
Каждый из перечисленных процессов обладает своими собственными достоинствами, однако ни один из них не может в одиночку придать материалам качества, позволяющие использовать эти материалы в двигателях современных конструкций
...
Изготовители суперсплавов хорошо понимают, что для придания материалам качеств, удовлетворяющих сегодняшний рынок, необходимо комбинировать процессы выплавки
...
Комбинацией вакуумной индукционной выплавки с процессом электрошлакового переплава завершился поиск путей производства суперсплавов с твердорастворным упрочнением
...
Должна быть также обеспечена техническая возможность постоянного слежения за переменными, по которым ведется управление процессом, и непрерывное их измерение
...
Отсутствие механизмов для образования белых пятен, потенциальные возможности для эффективного управления процессом в сочетании с чистотой по неметаллическим включениям делают процесс электронно
...
Ни один из индивидуальных процессов выплавки не пригоден для производства материала, обладающего всеми свойствами, необходимыми материалу для работы в современных высокоответственных деталях
...
Сам по себе процесс электрошлакового переплава обладает возможностями, позволяющими ему конкурировать в производстве суперсплавов с процессом вакуумно
...
Конструктивные требования к лопаткам подтолкнули развитие технологии литья, приблизили значительный прогресс в технологии производства и стержней, и оболочек изложниц
...
Сечения роторной турбинной лопатки с воздушным охлаждением Изготовление турбинных лопаток стало первой областью применения для, литья суперсплавов по выплавляемым моделям
...
Сначала это диктовалось ценовыми соображениями, но в конечном счете для новых конструкторских решений все более важными становились требования по воздухоплотиым соединениям и снижению массы
...
Для стационарных деталей ог раничивающими факторами были размер и сложность формы, но для деталей вращающихся самую важную, критическую роль стали играть такие механические свойства, как сопротивление малоцикловой усталости
...
Если требуется отливка с равноосным зерном, изложницу заблаговременно подогревают до такой степени, чтобы обеспечить повышенную жидкотекучесть расплава, иметь возможность управления затвердеванием и тем самым обеспечить необходимую микроструктуру
...
После того как жидкий металла вылит, холодильник с изложницей выводят из нагреваемой зоны с тем, чтобы в процессе затвердевания поддерживать нужный температурный градиент
...
Преждевременное затвердевание над поверхностью раздела жидкой и твердой фаз предотвращают путем поддержания температуры всего расплава и окружающей оболочки изложницы выше температуры ликвидус
...
Хотя для изготовления моделей применяют и такие материалы, как соединения на основе мочевины, легкоплавкие металлы и некоторые соли, наибольшим спросом по
...
Удается воспроизводить тонкие детали формы, избежать повреждения хрупких керамических стержней при заполнении формы, без затруднений удалять модель из формы
...
Типичная конфигурация и разрез керамического литейного стержн турбинной лопатки с воздушным охлаждением операциях заливки, когда на стержень воздействует поток
...
Межзеренное растрескивание суперсплавов в результате воздействия каустиком может вызвать снижение длительной прочности и сопротивления растрескиванию в режиме термической усталости
...
Материал выдерживают в форме до затвердевания связки, затем изделия извлекают, связку удаляют низкотемпературной сушкой, а стержень подвергают спеканию
...
При изготовлении стержней методом литьевого прессования сначала приготавливают смесь из керамических компонентов и связки, которая представляет собой реактопластик
...
Чтобы удовлетворять требованиям, возникающим в связи с повышением температуры разливки, довольно активно изыскивают и разрабатывают альтернативные оксидные системы
...
Подобная замена особенно важна при литье монокристаллических изделий из суперсплавов, поскольку в этом случае отливка должна оставаться в расплавленном состоянии довольно длительное время
...
Системы оболочковых изложниц Ключевым элементом современных процессов литья по выплавляемым моделям является система керамических оболочковых изложниц
...
Она должна воспроизводить форму модели во всей ее сложности, обладать достаточной прочностью, чтобы не растрескаться при извлечении модели, противостоять действию термических и механических напряжений, сопровождающему операцию литья
...
Но чрезмерная прочность оболочковой изложницы затрудняет удаление оболочки и может вести к разрушению затвердевающей отливки с образованием дефектов, известных под названием
...
Итак, в идеальном случае оболочковая изложница должна быть достаточно прочной, чтобы обеспечить металлу требуемую форму и плотность, но и достаточно податливой, чтобы деформироваться и даже частично разрушаться по мере того, как металл застывает и дает усадку
...
При новых прогрессивных технологических процессах, таких как направленной кристаллизации, оболочковая изложница подвергается влиянию высоких температур особенно длительное время
...
Малый размер частиц обусловливает громадную контактную поверхность и благодаря высокой реакционной способности обеспечивает превосходную прочность в сыром и обожженном состоянии
...
В связку керамических растворов добавляют небольшое количество органических материалов, чтобы улучшить смачивание модели, уменьшить вспенивание и повысить прочность необожженной оболочки
...
При обоих процессах успех операции удаления восковой массы зависит от того, насколько быстро тепло передается изложнице и вызывает поверхностное оплавление модели
...
По завершении всех упомянутых приготовлений изложницы, предназначенные для производства отливок с равноосным зерном, помещают в металлический контейнер, облицованный огнеупорным материалом
...
В обоих случаях сводятся к минимуму тепловые потери во время переноса изложниц от печи предварительного подогрева к разливочной печи и облегчается управление процессами затвердевания и охлаждения
...
При литье суперсплавов самая главная цель — с заданной точностью обеспечить проектную форму и размеры отливки, а также оптимальный уровень и воспроизводимость ее свойств
...
Сплошность зависит от того, насколько интенсивно подается расплавленный металл к междендритным областям в той части отливки, где кристаллизация уже происходит
...
Сплошности достигают, обеспечив условия, при которых процесс затвердевания заканчивается в области системы питания, за пределами сформировавшейся отливки
...
При литье турбинных лопаток основная питательная система задействована на корневую часть лопатки и смоделирована на базе опыта, полученного в работе с аналогичными формами отливок
...

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.

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

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