Дисперсноупрочненные жаропрочные сплавы

Первый дисперсноупрочненный сплав, пластичный вольфрам, был разработан еще в 1910 году. Он принадлежал к тому типу дисперсноупрочненных материалов, которые могут быть получены обычными методами порошковой металлургии. Ковка обжатием и последующее волочение обеспечивали сохранение необходимой степени дисперсности упрочняющих частиц и расстояний между ними. Этот метод неудобен в том случае, когда необходимо получить компактное изделие заданной формы. Однако в 1910 году отсутствовало не только понимание механизмов упрочнения в такого рода материалах, но и потребность в этих материалах.

В 1930 году Смит предложил использовать внутреннее окисление порошков как способ дисперсного упрочнения. Впоследствии этот метод был применен Райнзом и Мейерингом и Драйветайном к сплавам на основе Cu и Ag и Де Йонгом к сплавам на основе Be и Cu.

Следующим важным шагом в области дисперсноупрочненных сплавов, который был сделан лишь в 1946 году, явилось создание группой шведских ученых материала САП (спеченный алюминиевый порошок). Принципиальным достижением этой технологии было то, что частицы упрочнителя (Аl2О3) естественным образом вводились в порошковую алюминиевую матрицу в процессе размола Разработка САП имела большое значение для понимания механизмов дисперсного упрочнения. Многочисленные попытки использовать ту же технологию для получения сплавов других систем были, как правило, безуспешными. Более чем десять лет спустя был реализован еще один подход к получению дисперсноупрочненных сплавов. Он привел к созданию фирмой «Du Pont» торированного никеля (TD-никель) и был воспринят как важный шаг вперед. К этому времени уже было ясно, что для достижения хороших механических свойств при повышенных температурах необходимо обеспечить не только высокую дисперсность упрочняющих частиц, но и малые расстояния между ними. Технология получения TD-никеля была основана на смешивании возможно более тонких порошков основного сплава и окисла в надежде обеспечить выполнение геометрических условий дисперсного упрочнения. Цель была достигнута, но стоимость материала была высока, а возможности его дополнительного легирования ограничивались введением лишь небольшого числа элементов. Примерно через десять лет был создан процесс механического легирования, который стали рассматривать как способ получения любых дисперсноупрочненных сплавов. Он устранял проблемы, связанные с использованием мелкодисперсных порошков, так как позволял из крупных исходных порошков получать крупный порошок сплава, который, однако, содержал высокодисперсную упрочняющую фазу. В табл. 7.1 перечислены наиболее важные этапы развития технологии дисперсноупрочненных сплавов.

Главной движущей силой этого развития со времен второй мировой войны неизменно оставалась потребность в более совершенных сплавах для работы при высоких температурах. He вызывает сомнения, что основным стимулом к разработке сплавов с использованием механического легирования в последнее время является предполагаемое применение этих сплавов в газовых турбинах — жаровые трубы, лопатки — или в качестве листовых материалов для камер сгорания.