Страница: 3/5
Неоднородная структура сплавов образуется также и в случае недогрева до температуры полного растворения упрочняющей g¢-фазы в сплавах. Образующиеся скоагулированные частицы g¢-фазы снижают характеристики прочности и пластичности.
Однако гомогенизирующая термическая обработка деталей из сплавов направленной кристаллизации сопровождается улучшением механических свойств, поскольку упрочняющая фаза после направленной кристаллизации имеет неправильную форму и значительно укрупнена. При скорости кристаллизации 4 мм/мин размеры g¢-фазы достигают 1 мкм, тогда как после термической обработки - 0,5-0,6 мкм, причем выделения становятся однородными и равномерно распределенными по объёму. Частицы g¢-фазы существенно меньше вырастают в процессе высокоскоростной направленной кристаллизации, они даже меньше, чем у направленно кристаллизованных и затем термообработанных сплавов.
При равноосной кристаллизации скорость охлаждения сплавов почти такая же, как и при термической обработке в вакууме, поэтому частицы g'-фазы, выделившиеся во время кристаллизации, мало отличаются по размерам от частиц, выделяющихся в процессе охлаждения при термической обработке, и дальнейшего измельчения частиц не происходит.
Термическая обработка стабилизирует структуру сплавов, увеличивает объёмное содержание g'-фазы, уменьшает степень её неоднородности по химическому составу и по размерам, снижает уровень ликвации, что в итоге приводит к существенному повышению характеристик долговечности лопаток турбин.
Особое значение приобретает термическая обработка лопаток турбин при ремонте, когда требуется восстановить начальную структуру и свойства сплавов, претерпевших существенные изменения в процессе эксплуатации при длительном воздействии на детали термомеханических нагрузок. Своевременное восстановление тонкой структуры сплавов при ремонте обеспечивает двух-трёхкратное увеличение их ресурса.
Направленная кристаллизация сообщает сплавам повышение предела выносливости, длительной прочности и пластичности.
|
Марка сплава |
ЖС6К |
ЖС6У |
ЖС6Ф |
ЖС6К-НК |
ЖС6У-НК |
ЖС6Ф-НК |
|
s-1900 |
250 |
290 |
260 |
260 |
310 |
350 |
|
s1001000 |
160 |
170 |
180 |
175 |
185 |
190 |
|
d20 |
5 |
6 |
6 |
6 |
8 |
9 |
Развитие направленной кристаллизации обеспечило решение задачи получения эвтектик с ориентированной структурой, представляющих собой естественные композиционные жаропрочные сплавы. Температурный уровень их работы существенно выше, чем у сплавов с равноосной и направленной структурами. При высоких температурах основным упрочнителем жаропрочных композиционных сплавов системы g/g¢-МеС являются волокна МеС, которые обладают высокой температурной стабильностью.
Весьма перспективными являются керамические материалы на основе Si3N4, SiC, окисленных эвтектик, которые позволяют обеспечить работу лопаток турбин высокотемпературных двигателей при рабочих температурах до 1550-2200°С.
Рассмотрим некоторые марки сплавов, применяемых для изготовления дисков турбин.
Диски последних ступеней компрессоров и диски турбин авиадвигателей подвержены высоким нагрузкам и неравномерному нагреву. Так, например, обод нагревается до 550-800°С, а ступица дисков турбин нагревается до 300-500°С. диски содержат большое количество концентраторов напряжений, поэтому материалы для дисков турбин должны иметь следующие свойства:
Высокую прочность и жаропрочность во всём диапазоне рабочих температур.
Низкую чувствительность к концентрации напряжений.
Высокую пластичность при длительном и кратковременном нагружении.
Высокое сопротивление малоцикловой усталости.
Стабильность структуры и фазового состава сплава.
Хорошую технологичность.
Выполнение этих требований достигается упрочнением твёрдого раствора, увеличением объёмног содержания g¢-фазы, контролем за выделением карбидов и g¢-фазы по границам зёрен, исключением охрупчивающих фаз и очисткой сплавов от вредных примесей.
Реферат опубликован: 1/07/2009