Содержание книги
Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Современные специализированные никелевые сплавы
Эти сплавы применяются для лопаток газотурбинных двигателей(ГТД).Сплавы для лопаток ГТД должны работать при температурах до 1200 °С с деформацией ползучести не выше 0,2…0,5 % при ресурсе 8…10 тыс. часов. В связи с этим создаются не только новые композиции сплавов, но и новые технологии получения литых сплавов – метода направленной кристаллизации. Методами направленной кристаллизации получают поликристаллические лопатки со столбчатыми зернами, вытянутыми вдоль оси отливки (НК-отливки), монокристаллические (МК) лопатки, состоящие из одного большого зерна, и так называемые «направленные эвтектики» (НЭ) – естественные композиты, армированные волокнами в процессе кристаллизации. Материал таких отливок превосходит материалы отливок с равноосной кристаллизацией (РК) по целому ряду свойств: условному пределу ползучести, мало- и многоцикловой усталости и эксплуатационному ресурсу. Вместе с тем разрабатываются и новые РК-сплавы с высокими свойствами, в частности для двигателей малого ресурса, и высокой рабочей температурой (сплав ЖС16). Принципиально новым классов РК-сплавов являются сейчас сплавы на основе интерметаллида Ni3Al (Ti): сплавы типа ВКНА-1ЛК и ВКНА-4. Сплав ВКНА-1ЛК, легированный небольшим количеством хрома и вольфрама на 96 % состоит из гомогенной – матрицы, упрочненной 1,5…2 % карбидов. При Т ≥ 1200 ° Сего длительная прочность выше, чем у традиционного сплава ЖС6У, а длительная пластичность при 900…1200 °С в несколько раз выше, чем у ЖС6У. Сплав ВКНА-4 (9 % Al) – гетерофазная матрица, легированная Mo, Co, Zr с микродобавками B, Y. Упрочняющая фаза – карбиды Zr – расположена по границам зерен (С = 0,15…0,20 %). В сплаве 90 % -фазы, 8 % -твердого раствора и 1,5…2,0 % карбидов, измельченных добавками B, Y. Введение -фазы повышает пластичность сплава при комнатной температуре по сравнению со сплавом ВКНА-1ЛК (с 2 до 8…10 %). При Т ≥ 1100 ° С долговечность сплава ВКНА-4 превышает долговечность сплава ЖС6У, а длительная прочность у него в 1,7…2,0 раза выше, чем у сплава ВКНА-1ЛК. Следует отметить, что при более низких температурах сплавы ВКНА уступают по свойствам традиционным сплавам. Большим достоинством сплавов ВКНА является их меньшая стоимость по сравнению с традиционными сплавами за счет более высокого содержания дешевого алюминия и меньшего содержания дорогих легирующих элементов и более низкая плотность (на 8…10 %), что дополнительно повышает их удельные свойства.
Направленная многозеренная структура (сплавы НК) впервые была получена в 1960 г. Отсутствие границ зерен, перпендикулярных оси нагрузки, повысило прочность материала по сравнению с РК-сплавами. Наряду с традиционными сплавами, в которых можно создать структуру НК, разработаны специальные сплавы ЖС6-НК, ЖС26-ВНК, ЖС32-ВНК. В сплавах ЖС26 по сравнению с традиционными сплавами снижены Cr, Zr, Hf, что сузило интервал кристаллизации и уровень дендритной ликвации, а также повысило температуру растворения -фазы. Лопатки из сплава ЖС26-ВНК получают при более высокой скорости кристаллизации (до 20 мм/мин.). При температурах 900…1000 °С его свойства выше, чем у сплава ЖС26-НК, а при 1100 °С ниже. В сплавах ЖС32-ВНК (скорость кристаллизации 10 мм/мин.) введены Ta и Re (по 4 % каждого). По длительной прочности этот сплав в 1,25…2 раза превосходит сплавы ЖС26 и существенно превосходит по ней европейские сплавы типа MAR. Монокристаллические сплавы (МК). Это материал для рабочих лопаток ГТД. В монокристаллических отливках границы зерен, т.е. места зарождения разрушений, вообще отсутствуют. Это позволяет за счет гомогенизирующей термообработки измельчить частицы -фазы, улучшить их распределение и тем самым повысить прочность сплавов. МК-отливки (лопатки) получают методом направленной кристаллизации по двум основным вариантам: методом селекторов (кристалловодов), при котором из множества растущих столбчатых кристаллов выбирается для дальнейшего роста только один; и методом затравок, когда искусственная затравка с нужной кристаллической ориентацией устанавливается в нижней части литейной формы. Каждый из этих методов имеет много технологических вариантов, но в основе каждого из них лежит принцип метода Бриджмена – охлаждение нижней части формы и подогрев ее выше линии фронта кристаллизации металла. При этом установки для получения НК- и МК-спла-вов принципиально не отличаются. В установках с градиентом кристаллизации больше 200 град/см получают отливки с пористостью в 10 раз меньше, мелкодисперсную структуру, расстояние между дендритами 100…150 мкм.
Специально для лопаток со структурой НК и МК <111> разработаны интерметаллидные сплавы серии ВКНА: ВКНА-4У и ВКНА-1В с более низким (до 0,02 %) содержанием углерода, чем у сплава ВКНА-4. Сплавы ВКНА-4У и ВКНА-1В имеют соответственно 110 и 100 МПа, 50 МПа. Направленные эвтектики (эвтектические композиты) – НЭ. Это перспективные материалы для лопаток, работающих при 1100 °С. В отличие от обычных эвтектик здесь та фаза, которой меньше, формируется в процессе кристаллизации в виде упорядоченно расположенных вдоль оси теплоотвода непрерывных стержней или полос. При доле этой фазы ≤ 32 % образуются стержни, > 32 % – полосы (пластины). Такая армирующая фаза сохраняется вплоть до температуры солидуса. НЭ отличаются высокой стабильностью при высоких температурах и сохраняют свою прочность вплоть до температур 0,8…0,9 Тпл. Для рабочих температур газов порядка 2000 К перспективными являются НЭ на основе тугоплавких структур. Сплавы ВКЛС превосходят сплавы НК и МК по служебным характеристикам, ресурсу и надежности как при умеренных, так и при высоких температурах, но при литье охлаждаемых пустотелых лопаток возникают трудности получения НЭ-структур в переходной зоне от пера лопатки к замку. Для сплавов ВКЛС характерно явление «эффекта памяти длины», когда образец с накопленной деформацией ползучести, 1,5…1,8 % в результате термообработки возвращается к своей исходной длине. Эффект имеет практическое значение при ремонте лопаток. Проницаемые жаропрочные материалы. В последнее время полые монокристаллические лопатки получают с микроканалами и отверстиями в теле пера прямо в процессе кристаллизации. Такие материалы позволяют сократить расход воздуха на охлаждение лопаток на 20…30 % по сравнению с пленочным охлаждением, обеспечив более глубокое охлаждение. Они перспективны для ГТД со стехиометрической температурой газа 2400 К. Интерметаллиды (алюминиды) титана и железа. Наряду с интерметаллидами (алюминидами) никеля (сплавы ВКНА) весьма перспективными конструкционными материалами являются алюминиды титана и железа, достоинства которых: · высоких абсолютный уровень служебных свойств и характеристик, сравнимый с уровнем свойств традиционных металлов-конкурентов; · малая плотность и высокий уровень удельных свойств, отнесенных к единице плотности, превышающий значения этих свойств у материалов-конкурентов (никелевых и титановых сплавов, сталей); · относительная дешевизна по сравнению с материалами-конкурентами.
Контрольные вопросы 1. Какие сплавы относятся к жаропрочным? 2. Каковы основные требования к жаропрочным материалам? 3. Каковы преимущества и недостатки кобальтовых сплавов в сравнении с никелевыми? 4. Какие сплавы получают направленной эвтектикой? 5. Какие вы знаете жаропрочные интерметаллиды? 6. Проницаемые жаропрочные материалы. 7. Направленные эвтектики. 8. Монокристаллические сплавы.
Похожие статьи вашей тематики
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 929; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.93.0 (0.007 с.) |