Жаропрочные Сплавы

Обладают способностью выдерживать при высоких т-рах (до 2000 °С) длит. Мех. Нагрузки, а также хим. Воздействие. Характеризуются стабильностью структуры, длит. Прочностью, высоким сопротивлением ползучести и усталости. Различают Ж. С. На основе Fe, Ni, Co, Cu, Al и тугоплавких металлов W, Mo, Nb и др. (см. Табл.). Введение легирующих элементов способствует упрочнению образующихся в Ж. С. Твердых р-ров, замедлению диффузионных процессов, образованию в сплаве интерметаллидных и карбидных фаз, а также защитных поверхностных пленок. Необходимую для высокой прочности структуру Ж. С. Получают при определенных условиях кристаллизации в результате спец. Термич. Обработки. Наиб. Упрочнение Ж. С. Вызывает образование мелкодисперсных фаз (карбидов, интерметаллидов, боридов) в твердом р-ре сплава.

Образующаяся структура Ж. С. Затрудняет возникновение и развитие дислокаций и тем самым увеличивает сопротивление сплава деформации. В пром-сти наиб. Распространение получили Ж. С. На основе Ni. Микроструктура этих сплавов представляет собой твердый р-р (g-фазу), упрочненный интерметаллидной [Ni3Al, Ni3Ti, Ni3(Ti,Al), Ni3Nb] и карбидной фазами. Высоколегир. Ж. С. На основе Ni содержат до 50-60% по массе упрочняющей интерметаллидной фазы (g'-фазы), дисперсные частицы к-рой разделены тонкими прослойками твердого р-ра. При избыточном легировании в процессе эксплуатации выделяются топологически плотноупакованные фазы, способствующие преждеврем. Разрушению материала. Ж. С. Подразделяют на деформируемые и литейные. Макс. Уровень технол.

Характеристик деформируемых Ж. С. Достигается применением спец. Методов. Необходимой жаропрочности сплавов добиваются регулированием т-ры и продолжительности постадийной термич. Обработки, а также скорости охлаждения сплава. Напр., для никелевых сплавов термич. Обработка включает гомогенизирующий нагрев до 1050-1220°С в течение 2-6 ч, охлаждение на воздухе или в вакууме с послед. Одно- или многоступенчатым старением при 750-950 °С в течение 5-24 ч. Нагрев при т-ре гомогенизации переводит составляющие сплава в твердый р-р, а старение при умеренной т-ре способствует образованию в этом р-ре мелких частиц интерметаллидов, карбидов, боридов, повышающих жаропрочность сплава. Выплавляют деформируемые сплавы в вакууме методами высокочастотной индукции.

Напр., для никелевых Ж. С. Применяют вакуумную плавку с послед. Вакуумно-дуговым, электронно-дуговым или плазменно-дуговым переплавом, а также электродуговую плавку и электрошлаковый переплав. При использовании чистых шихтовых материалов такими методами получают металл с миним. Содержанием газов, вредных примесей цветных металлов и неметаллич. Включений. Выплавленные слитки подвергают деформации. Изготовляют деформируемые Ж. С. В виде прутков, лент, поковок, проволоки или листа. Литейные Ж. С. Получают выплавкой шихты в вакуумно-индукционной печи до полуфабриката (прутка). Изделия из литейных Ж. С. Изготовляют в основном методом прецизионного литья в вакууме или инертной атмосфере. Полученные изделия подвергают такой же термич.

Обработке, что и деформируемые Ж. С. Для улучшения физ.-хим. Характеристик сплава применяют также способ направленной кристаллизации образующихся после термообработки мелкодисперсных фаз. Литейные Ж. С. Содержат, как правило, значит кол-во углерода и легирующих элементов (таких, как Mo, W, Al, Ti) и по фазовому составу отличаются от деформируемых наличием большего кол-ва упрочняющих интерметаллидов, карбидов и боридов. Ж. С., упрочненные дисперсными частицами тугоплавких оксидов (напр., ThO2, ZrO2) или высокопрочными волокнами (напр., из W, Мо, керамики), относятся к композиционным материалам. Такие Ж. С. Характеризуются более высокой рабочей т-рой (1200-1300°С) и значит увеличением длит прочности. .