ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дисперсноупрочненные сплавы из "Металлические порошки и порошковые материалы" Дисперсноупрочненные сплавы - порошковые композиты, упрочнителями и стабилизаторами структуры в которых являются равномерно распределенные в объеме химически инертные к матрице (вплоть до температуры ее плавления) высокодисперсные частицы тугоплавких соединений, вводимые в объем матрицы на стадии изготовления исходных порошков. [c.401] Максимальный эффект упрочнения достигается при среднем размере упрочняющих частиц 10-30 нм. Объемное содержание упрочняющей фазы может колебаться от долей процента до нескольких десятков процентов. [c.401] Сплавы типа САП используются в авиационной технике для изготовления противопожарных перегородок, экранов, элементов противооблединительных систем, кожухов выхлопных труб и других малонагруженных деталей, работающих при температурах до 800 К. [c.402] Дисперсноупрочненные жаропрочные сплавы используются для изготовления нагруженных деталей, работающих при температурах до 1500-1600 К элементы конструкции камер сгорания и сопловые лопатки газотурбинных двигателей и др. Дисперс-ноупрочненная ферритная сталь благодаря высокому сопротивлению сульфидной коррозии и хорошей формоустойчивости эффективна для применения в устройствах для сжигания твердого и жидкого топлива, а также для изготовления оснастки для высокотемпературной термообработки. [c.402] Высокая радиационная стойкость дисперсноупрочненных сплавов делает их эффективными для применения в объектах ядерной техники. [c.402] При конструировании узлов и деталей следует учитывать, что к дисперсноупроч-ненным сплавам, как правило, неприменима сварка плавлением, приводящая к агломерации упрочняющей фазы и потере прочности в зоне шва. Для соединения деталей рекомендуются диффузионная сварка и пайка высокоте пературными припоями. Ограниченно может использоваться точечная сварка. [c.402] Эти особенности структуры определяют высокую жаропрочность дисперсноупрочненных сплавов, миграция границ в которых возможна только совместно с частицами и начинает проявляться лишь при напряжениях ползучести, достигающих 0,8-0,9 Сто 2- Движение комплексов частица - граница зерна характеризуется высоким энергетическим барьером, а при сильной вытянутости зерен число благоприятно расположенных для развития зернограничного проскальзывания границ невелико. [c.402] В результате дисперсноупрочненные сплавы обладают повышенным сопротивлением высокотемпературной ползучести и могут длительно работать под нагрузкой при температурах, достигающих 0,90-0,95 т.е. в условиях, когда традиционные сплавы становятся неработоспособными. [c.402] Стабильность структуры до предплавильных температур обеспечивает сохранение механических свойств дисперсноупрочненных сплавов после длительных (сотни и тысячи часов) нагревов при температурах вплоть до 0,95-0,98 Этими же особенностями структуры определяется хорошая формоустойчивость деталей из дисперсноупрочненных сплавов. [c.402] Дисперсноупрочненные алюминиевые сплавы выпускаются под маркой САП. Алюминий эффективно упрочняется собственным оксидом, поэтому для регулирования содержания оксидной фазы в порошках, предназначенных для изготовления различных марок САП, используется поверхностное окисление. Процесс основан на контролируемом изменении удельной поверхности распыленных алюминиевых порошков в процессе их размола, осуществляемого в шаровых мельницах. При этом первичная пленка оксида легко разрывается, а обнажающаяся свежая поверхность вновь окисляется. При обработке пульверизата в шаровой мельнице конкурируют два процесса - измельчение и комкование, что позволяет регулировать степень окисления введением поверхностно-активных веществ, например высокомолекулярных жиров (стеариновая кислота и т.п.). Преобладание измельчения над комкованием происходит до тех пор, пока суммарная поверхность порошка не увеличится настолько, что введенной жировой добавки станет недостаточно для полного ее покрытия. При обработке порошка температура в шаровой мельнице повышается до 300-310 К, что приводит к испарению и выносу жировой добавки. Это определяет связь конечного содержания оксидной фазы в порошках с количеством вводимой жировой добавки и длительностью размола. [c.403] Характеристики стандартных порошков для производства САП приведены в табл. 4.102. [c.403] Для производства порошков дисперсноупрочненного никеля (сплав ВДУ-2Р) используется химическое соосаждение. В основе метода лежит процесс совместного осаждения нерастворимых соединений никеля и образующего упрочняющую фазу металла, обеспечивающий близкое к молекулярному распределение компонентов. Термическое разложение осадка приводит к образованию тонкой смеси оксида матричного металла (в данном случае - закиси никеля) и упрочнителя, которая переводится в порошок дисперсноупрочненного никеля селективным восстановлением закиси никеля водородом. [c.403] Для приготовления порошков сплавов, содержащих легирующие добавки с высоким сродством к кислороду, используется механическое легирование. Метод основан на длительной обработке смесей порошков компонентов сплава, лигатур и упрочняющих фаз в заполненных стальными шарами высокоэнергетических аппаратах (аттриторы, шаровые мельницы, вибромельницы и т.п.). Композиционные частицы при механическом легировании формируются путем расплющивания исходных пластичных порошинок в чешуйки с одновременным захватом непластичных составляющих, послойного наваривания этих чешуек на поверхность шаров, уменьшения толщины чешуек и повышения степени наклепа в них, скола предельно наклепанных многослойных образований и их хрупкого разрушения с последующей сфероидизацией осколков. При этом в результате совместного действия компрессионных и сдвиговых деформаций происходит не просто весьма тонкое смешивание компонентов, но реальное сплавообразование, иными словами, продуктом механического легирования является не тонкая механическая смесь компонентов, а порошок става. Окончательная дисперсность получаемых механическим легированием порошков не связана с дисперсностью вводимых в шихту компонентов, а определяется в основном химическим составом сплава и в меньшей степени условиями обработки. [c.404] Во избежание окисления обрабатываемой шихты процесс ведут в атмосфере аргона под избыточным давлением 0,1-0,5 атм. Длительность обработки (в зависимости от типа применяемого аппарата и состава шихты) может составлять от нескольких часов до нескольких суток. [c.404] При изготовлении порошков жаропрочных сложнолегированных дисперсноупрочненных сплавов элементы с большим сродством к кислороду (алюминий, титан и т.п.) предпочтительно вводить в шихту в виде не склонных к сильному окислению лигатур. [c.404] Оксидные добавки вводят в виде заранее приготовленных ультрадисперсных порошков. Например, порошок оксида иттрия с размером частиц до 10 нм для введения в дисперсноупрочненные сплавы готовят прокаливанием при умеренных температурах (до 850-900 К) карбоната иттрия. [c.404] Консолидацию порошков САП ведут горячим прессованием при температурах 750-850 К. Давление прессования составляет 350-700 МПа. [c.404] Из дисперсноупрочненных материалов САП горячей деформацией изготавливаются листы толщиной 0,8-3 мм (в том числе плакированные алюминием), трубы диаметром до 70 мм, прутки диаметром до 200 мм, полосы размером до 50x430 мм, штамповки массой до 60 кг. [c.404] Из порошков дисперсноупрочненного никеля предварительно изготавливают спеченные заготовки. Прессование ведут в стальных пресс-формах под давлением 300-400 МПа. Спекание проводят в водороде. Во избежание укрупнения упрочняющей фазы температуру спекания ограничивают 1050-1100 К. [c.404] Вернуться к основной статье