Гранулируемые сплавы

— конструкционные металлические материалы, полученные путём изостатического прессования при высоких давлениях (компактирования) мельчайших частиц (гранул) сплавов определенного химического состава, закристаллизовавшихся с высокой скоростью. Металлургия гранул — одно из перспективных направлений порошковой металлургии. В авиационной промышленности широкое применение находят Г. С. На основе никеля, титана, алюминия.Технологическая схема изготовления заготовок или деталей методом металлургии гранул включает следующие операции. Приготовление расплава, по химическому составу соответствующего заданному сплаву. Получение гранул (используются методы центробежного распыления заготовок, оплавляемых плазменной дугой, распыления расплава сжатыми инертными газами, центробежного распыления расплава и др.).

Рассев и сепарация гранул. Дегазация гранул и засыпка их в герметичные металлические или керамические формы. Компактирование гранул в заготовки с плотностью, близкой к теоретической, методами горячего изостатического прессования (в специальных аппаратах — газостатах или высокотемпературных гидростатах) или в контейнерах обычных гидравлических прессов. Первичное компактирование может дополняться прессованием, ковкой или штамповкой, Компактные заготовки подвергают затем термической и механической обработке и контролю качества.Важная характерная особенность металлургии гранул — высокая скорость затвердевания капель металлического расплава. Если затвердевание промышленных слитков проходит при скорости охлаждения менее 1°С/с, то при затвердевании гранул размером до 200—300 мкм скорость охлаждения в интервале кристаллизации превышает 10000°С/с.Высокие скорости охлаждения, достигаемые при кристаллизации гранул, в сочетании с горячим изостатическим прессованием обеспечивают ряд преимуществ нового технологического процесса.

Отсутствие в больших объёмах зональной ликвации и высокая однородность состава, структуры и свойств изделий даже из сложнолегированных сплавов. Значительно меньшая чувствительность свойств к размерам заготовок и деталей. Измельчение структуры сплава в сочетании со смещением фазовых равновесий по диаграмме состояния. Возможность изготовления деталей или точных заготовок сложной формы при минимальной трудоёмкости. Резкое сокращение расхода металла. Возможность получения изделий из сплавов с повышенным содержанием легирующих компонентов, а также создания нового класса материалов переменного химического состава, обеспечивающих значительное повышение механических, эксплуатационных и многих специальных характеристик.

Так, в сплавах алюминия с переходными металлами в несколько раз увеличивается растворимость (пересыщение твёрдого раствора), что приводит к существенному повышению конструкционной прочности и жаропрочности. Г. С. Алюминия со свинцом, которые невозможно получить традиционным способом, значительно превосходят известные алюминиевый сплавы с оловом по антифрикционным свойствам. Гранулирование, приводя к многократному измельчению хрупких первичных кристаллов, даёт возможность, эффективно деформируя брикеты, получать изделия с низким коэффициентом линейного расширения (сплавы алюминия с высоким содержанием кремния) и с хорошим сочетанием прочности и электрической проводимости при повышенных температурах (сплавы алюминия с редкоземельными металлами).

Из высоколегированных никелевых сплавов, не поддающихся обработке давлением из-за малой пластичности в литом состоянии, методом металлургии гранул изготовляются диски газотурбинных двигателей. Предел прочности этих дисков на 20%, а при высоких температурах на 30% выше, чем у дисков, получаемых в серийном производстве обычными способами. Новая технология позволяет снизить массу деталей и увеличить ресурс.Наряду с Г. С. На основе никеля, титана, алюминия получают распространение и другие гранулируемые материалы. Так, гранулируемые быстрорежущие стали обеспечивают значительно более высокую стойкость режущего инструмента и возможность замены дефицитных легирующих элементов. Металлургия гранул открывает широкие перспективы для повышения свойств сплавов на основе различных металлов..