Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8... 189 190 191 192
|
|
|
|
ПРЕДИСЛОВИЕ Первые успешные полеты самолетов на ракетной тяге осуществлены (во время второй мировой войны Германией и Великобританией) с помощью двигателей, имеющих относительно скромные характеристики. Уровень последних был ограничен свойствами материалов, использованных для изготовления этих двигателей. При совершенствовании реактивных двигателей постоянно приходилось на них ориентироваться. Однако анализ прогресса в разработке материалов, начиная с 1942г. , указывает на ряд значительных улучшений свойств, позволивших постоянно увеличивать температуру и рабочее напряжение. Этих улучшений достигали как путем усовершенствования процессов производства, так и путем изменений в химическом составе материалов, а часто и совмещением обоих путей. В результате тяга в 363 кг, полученная на двигателе Уитлля в 1942 г., возросла за 40 с небольшим лет до 29483,5 кг, т.е. в 80 раз. Вначале в качестве ведущих материалов для изготовления лопаток выступали сплавы на основе Со, тогда как сплавы на основе Fe использовали там, где требовались материалы, не подвергающиеся воздействию высоких температур, например для изготовления дисков. В результате постепенного улучшения обычной практики эксплуатации двигателей такие деформируемые сплавы, как S-816, уступили дорогу грубозернистому точному литью из сплавов на кобальтовой основе. Вслед за этим в промышленности научились регулировать размер зерна и структуру, разработчики поняли, как предотвратить нежелательную потерю пластичности, и рабочие температуры возросли до 815 °С. С той поры и поныне точное литье при изготовлении деталей из суперсплавов непрерывно играет ведущую роль. Параллельно шло развитие систем на никелевой основе, очень важных, многоцелевых и в настоящее время наиболее употребительных сплавов, упрочняемых выделениями У'-фазы в у-матрице. При этом пришлось разработать технологию с применением вакуумной металлургии, чтобы путем регулирования концентрации примесей можно было обеспечить достаточную прочность "высоколегированным" композициям. Затем еще больших концентраций легирующих элементов как средства дальнейшего повышения запасов прочности и температуры достигли созданием особых способов переплава, из которых вакуумно-дуговой переплав не является самым выдающимся. Для этих достижений потребовались независимые усилия со стороны исследовательских групп и групп разработчиков, которые продемонстрировали и оценили роль состава и структуры сплавов, реализовали преимущества чистоты, ранее считавшейся недостижимой, создали усовершенствованные методы для новых изменений состава и структуры, обеспечивающих решение конкретных проблем. В конечном счете это привело к таким удивительным разработкам, как направленно закристаллизованные и монокристаллические лопатки, из которых последние лишь совсем недавно нашли применение в реальных двигателях. На протяжении всего периода времени, потраченного на упомянутые разработки, металлурги, разработчики и производственники сознавали, что в конечном счете сплавы на никелевой и кобальтовой основах придется заменить системами с более высокрй температурой плавления, т.е. на. основе тугоплавких металлов. Подобное мнение неудивительно, если помнить о тенденции к снижению температуры плавления сплавов как следствии роста степени легирования, да еще в условиях, когда сплавы используются при температурах, составляющих все большую долю от их собственной температуры плавления! Основные попытки сначала были предприняты в отношении сплавов Mo и Nb. Они не принесли успеха применительно к заданным для этих сплавов рабочим температурам и долго-вечностям, однако сохранили надежду на благоприятные результаты при температурах несколько выше 1100 °С при условии, что будут найдены подходящие 12 защитные покрытия. В дальнейшем достигли превосходных значений прочности и разработали ряд перспективных покрытий, но не смогли реализовать ожидаемого уровня долговечности. Позднее в качестве наиболее подходящих по своей природе рассматривали сплавы на основе Сг, которые в конечном счете тоже не принесли успеха из-за чрезмерно высокой хрупкости. Следует также упомянуть ранние эксперименты с керамикометаллическими материалами и серию разработок этого "керамического" периода, начиная с 1950 г. И те, и другие привели к созданию интересных монолитных конструкций. Однако на практике ни одна из приемлемых конструкпий этого рода не могла конкурировать с суперсплавом, аустенитные суперсплавы сохраняли свое превосходство. В связи с появлением технологических процессов, включающих быструю кристаллизацию, стали разрабатывать и исследовать сплавы еще более сложные, используя при этом новые возможности еще более точного контроля и регулирования сегрегации примесей, управления по выбору структурой той или иной фазы. Более того, создание сверхтонкого зерна и структур методами порошковой металлургии обеспечивает легкость достижения и использования сверхпластичности. Стандартно линейные сплавы типа Ш-100 и МАЯ-М 509 изготавливают очень прочными при низких и промежуточных температурах и в то же время легко приобретающими сложные формы, включая почти окончательные формы рабочей детали. Кто мог бы предвидеть в 1960-х гг. , что такой литейный сплав, как 1п-100, можно будет сделать сверхпластичным и использовать в качестве материала для дисков, работающих при 650—700 °С? Можно полагать, что создание структур, обеспечивающих сверхпластичность, окажет решающее влияние на технологию производства и обработки суперсплавов. Наконец мы можем наблюдать начало довольно широкого применения сплавов, упрочняемых дисперсными частицами оксидов; для производства этих сплавов используют также комплекс методов легирования и обработки, созданных за прошедшие годы. Механическое легирование (с использованием тонкодисперсных полностью легированных порошков) и быстрая кристаллизация позволят применять сплавы на основе № и Со, упрочненные дисперсными оксидными частицами, при температурах, не превышающих 1100 °С. Применять сплавы, плавящиеся ниже 1400 °С, при 1100 °С и выше, т.е. при температуре, превышающей 80% абсолютной температуры плавления сплава? Да, это время наступило. Используя композитные материалы с металлической матрицей, можно достичь и большей доли температуры плавления. Таким образом, чрезвычайно активная взаимосвязь процессов легирования, химического состава и структуры в совокупности с превосходным научным обеспечением в виде изучения структуры, свойств и стабильности создали для суперсплавов такое положение в машиностроении, которое даже не снилось их первым исследователям и разработчикам! Настоящая книга играет очень важную роль для использования и постоянного развития этих успехов в промышленности, особенно когда над сплавами и материалами-заменителями думают и работают, но еще не производят их для реального применения. Труды, вошедшие в настоящую книгу, и должны обеспечить модель для ряда этих новых материалов, изучаемых для того, чтобы с их помощью заменить или превзойти суперсплавы. Профессор материалои машиноведения в Массачусетском технологическом институте Николас Дж.Грант
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8... 189 190 191 192
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
