Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Тенденции развития дисперсноупрочненных сплавов

28.01.2020

Метод механического легирования устранил практически все препятствия, стоящие на пути дальнейшего развития жаропрочных сплавов, упрочненных добавками дисперсных оксидов. Этим методом уже получен целый ряд новых материалов, по составу принципиально отличающихся от обычных порошковых жаропрочных сплавов.

Три основных сплава, разработка которых к настоящему времени достигла стадии промышленного производства, составляют основу для дальнейшего совершенствования составов дисперсноупрочненных материалов.

Сплавы для направляющих лопаток. Наиболее широко применяемым дисперсноупрочненным сплавом этого типа в настоящее время является МА754. Он проходит опробование в качестве материала для ряда новых областей применения как в авиационных, так и в наземных турбинах, и потребность в разработке новых составов в этой области невелика.

Сплавы для рабочих лопаток. Ряд фирм, производящих двигатели и турбины, занимается в настоящее время опробованием сплава МА6000 как материала для рабочих лопаток. Работы в этом направлении широко проводятся как в США, так и в Европе. Однако, в зависимости от области предполагаемого применения, те или иные особенности сплава оказываются его недостатками, и их устранение требует разработки новых составов. С точки зрения использования в авиационных турбинах к недостаткам сплава МА6000 следует отнести его невысокие механические свойства при средних температурах (сравнительно с другими дисперсноупрочненными и монокристаллическими жаропрочными никелевыми сплавами). Одна из исследовательских программ имела целью разработку нового класса дисперсноупрочненных сплавов с повышенным объемным содержанием у'-фазы. Ее итогом явилось создание двух сплавов — сплава 49 и сплава 51, обладающих более высокой, чем МА6000 прочностью при средних температурах и по стойкости к окислению превосходящих все известные жаропрочные сплавы. Это было достигнуто за счет некоторого ухудшения других характеристик (по сравнению с МА6000), в частности, высокотемпературной прочности и стойкости к сульфидной коррозии. За основу при их разработке был принят сплав системы Ni—Cr—Al, содержащий 90% (объемн.) у'-фазы (сплав 2). В него вводились добавки W, Mo, Ta и Nb. Химический состав сплава 49 и сплава 51 указан ниже:
Тенденции развития дисперсноупрочненных сплавов

На рис. 7.77 сравнивается длительная (100-часовая) прочность при 760 °C (а) и 1093 °C (б) сплава 49 (II) и конкурирующих с ним сплавов МА6000 (I) и DS MAR-M200+Hf (III).

Помимо увеличения объемной доли у'-фазы, улучшение механических свойств при повышенных температурах может быть достигнуто за счет создания монокристаллической структуры при термической обработке экструдированного материала, полученного из механически легированного порошка. Ожидается, что моно-кристаллический материал будет обладать повышенной пластичностью в поперечном направлении, что является преимуществом. Возможно также улучшение прочности и пластичности в продольном направлении, прочности на сдвиг и сопротивления термической усталости. Кроме того, эти сплавы позволят реализовать тот подход к усовершенствованию состава, который оправдал себя при разработке литых сплавов с монокристаллической структурой. Он основан на исключении из состава сплава элементов, упрочняющих границы зерна (В, С, Hf, Zr), что позволило повысить точку плавления и сделало сплавы термически обрабатываемыми. Дисперсноупрочненные сплавы должны быть термообрабатываемыми, в противном случае в них не удастся получить рекристаллизованную структуру. Ho повышение Тmдаст возможность повысить и температуру у'-сольвуса, т. е. получить более прочный сплав. Особое внимание следует обратить на стоимость сплавов с монокристаллической структурой, которая может оказаться недопустимо высокой (дорогой скрап). Ее можно уменьшить за счет снижения затрат на переработку. Это особенно справедливо по отношению к деталям больших размеров.

Что касается наземных турбин, то МА6000 превосходит по прочности все применяемые в них сплавы во всем диапазоне температур. Ho все же как сплав, разработанный для авиационных применений, он содержит относительно малое количество Cr. Поэтому потребуется разработка модификаций сплава с несколько более высоким содержанием Cr.

Листовые материалы. Наиболее технологичным среди дисперсноупрочненных сплавов является сплав на железной основе МА956. Он работает при Т больше 1100 °С, и сейчас изучается возможность его применения в различных агрессивных средах. Разработка модификаций сплава, отличающихся повышенной стойкостью к окислению и коррозии, будет способствовать расширению рынка для материалов этого типа. В том же направлении будут совершенствоваться и ферритные сплавы, разработанные в Бельгии.

Разработка новых составов не является единственным направлением развития дисперсноупрочненных сплавов. Укажем еще две области, где дальнейший прогресс в использовании материалов невозможен без новых разработок в сфере их производства и потребления. Первая из них — это увеличение диаметра выпускаемых прутков; вторая — совершенствование технологий сварки и пайки. Прогресс в производстве прутков большого диаметра тесно связан с изучением кинетики их нагрева, определяющей условия получения крупного зерна.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: