Реферат: Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы, применяемые в авиационных двигателях, и их термическая обработка - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы, применяемые в авиационных двигателях, и их термическая обработка

Банк рефератов / Металлургия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 193 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

МИНИ СТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИА ЦИИ Реферат по дисциплине «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» на тему: «Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы, применяем ые в авиационных двигателях, и их термическая обработка» 2001 год В авиационных двиг ателях широкое применение нашли жаростойкие и жаропрочные никелевые с плавы. В качестве жаростойких применяют сплавы ХН60ВТ (ВЖ98, ЭИ868), ХН50ВМТЮБ (ЭП 648), ХН68ВМТЮК (ЭП693), ХН56ВМТЮ (ЭП199) и др. Термическая обработка сплавов в значительной мере определяется выбран ной системой легирования. Так, например, сплав ХН60ВТ имеет низкую концент рацию -образующих элементов, поэтому не содержит в своей структуре -фазу, отличается повышенной пластичностью и не требует термической обработки после сварки. Структура сплава состои т из никелевого -твёрд ого раствора, в котором содержится небольшое количество частиц - W и карбидной фазы Ni 3 W 3 C и Cr 23 C 6 . однако другие сплавы, у которых повышение жароп рочности обеспечивается путём упрочнения -твёрдого раствора и выделения дисперсных частиц упрочняющей -фазы (сплавы ХН50ВМТЮБ, ХН68ВМТЮК, ХН56ВМТЮ), подве ргаются упрочнению при термической обработке, состоящей из закалки и ст арения. Температура закалки выбирается из условия получения однородного твёрд ого раствора. Так, например, сплав ХН50ВМТЮБ подвергают закалке на воздухе от температуры 1140 С и по следующему старению при температуре 900 С в течение 5 ч, а сплав ХН68ВМТЮК закаливают от температу ры 1100 С с последующим ст арением при температуре 900 С в течение 5 ч. При старении из пересыщенного твёрдого раствора выд еляются дисперсные частицы упрочняющей -фазы и сплавы упрочняются. Наличие -фазы повышает жаропрочность и одновре менно сообщает сплавам склонность к образованию горячих трещин при сва рке и термической обработке, необходимость в термической обработке дет алей после сварки или подварки технологических, а также эксплуатационн ых дефектов. Свойства жаропрочных никелевых сплавов для лопаток и дисков газовых турбин определяются термической стабильностью структуры, разм ерами, формой и количеством упрочняющей -фазы, прочнос тными характеристиками -твёрдого раствора, оптимальным соотношением параметров кристал лических решёток - и -фаз, распределением карбидной фазы и другими факторами. О бычно жаропрочные сплавы упрочняются путём целенаправленного многоко мпонентного легирования. Суть многокомпонентного легирования состоит в обеспечении жаропрочности путём совершенствования гетерофазного ст роения, включающего контролируемое выделение частиц упрочняющей -фазы, обеспечении её термической стабильности, целенаправле нном изменении морфологии, параметров кристаллических решёток - и -фаз, их влия ния на дислокационную структуру сплавов, а также на протекание диффузио нных процессов. Основные требования к материалам для лопаток турбин обусл овлены самим развитием конструкции двигателей, непрерывным повышением жаропрочности, пластичности, сопротивления термической и малоциклово й усталости, стойкости к воздействию газовой среды. Материалы для лопато к турбин современных двигателей должны обладать высокой сопротивляемо стью разрушению при термической и малоцикловой усталости, которая явля ется в настоящее время основным видом разрушения. Опасность разрушения усугубляется поверхностными реакциями, связанными с газовой коррозией , разупрочнением границы зёрен. Для изготовления лопаток турбин исползуют деформируемые и л итейные сплавы. Деформируемые сплавы обладают ограниченными возможнос тями обеспечения необходимой жаропрочности, поскольку дальнейшее их л егирование ведёт к практически полной потере их технологической пласт ичности при деформации. Ведущее место среди жаропрочных сплавов принад лежит литейным сплавам, новым направленно кристализованным и монокрис тализованным сплавам, которые широко применяются в современных высоко температурных двигателях. Совершенствование технологии литья и многок омпонентного легирования обеспечило существенное увеличение рабочей температуры сплавов, причём и направленные и монокристаллические спла вы группы ЖС стали более пластичными. Предельные рабочие температуры на грева деформируемых сплавов не превышают 1000 С. Широкое распространение нашли деформируемые сплавы ЭП109, ЭП220, ЖС6КП и лите йные ЖС6К, ЖС6У, ЖС6Ф, ВЖЛ12У, ЖС30, ЖС26, ЖС32 и др. Термическая обработка сплавов состоит из закалки и старения. Закалка пр оизводится при температурах 1220-1280 С в течение 3-5 ч. Отливки деталей получают методом точного лить я по выплавляемым моделям и закаливают в вакууме. Упрочняющая -фаза выделяется в основном в процессе охлаждения. В процессе стар ения при температуре 950 С в течение 2 ч происходит дополнительное незначительное выделени е частиц -фазы и упрочнение сплавов. Окончательная структура сплавов состоит из легированного твёрдого рас твора на никелевой основе, -фазы и карбидов. Макрострукт ура сплава ЖС6ФНК содержит поперечных границ зёрен, а сами зёрна обычно о риентированы по длине лопатки в направлении ребра гранецентрированной решётки. Сплавы обладают высокими механическими свойствами. Марка материала Термическая обработка Механические свойства В 900 , МПа 100 1000 , МПа 100 900 , МПа , % ЭП109 Закалка с 1220 С 5 ч и старение при 950 С 2 ч 650 150 270 6 ЖС6КП Закалка с 1220 С 4 ч и старение при 900 С 16 ч 770 160 270 6 ЖС6У Закалка с 1230 С 3 ч и старение при 950 С 2 ч 800 165 330 5 ВЖЛ12У » » 780 150 320 5 ЖС6Ф-НК » » 850 180 450 12 ЖС26 (ВСНК) Закалка с 1260 С 4 ч 880 200 410 8 ЖСЗ2 (монокр) Закалка с 1280 С 4 ч 960 250 475 18 Деформир уемые сплавы ЭП109 и ЖС6КП применяются при температурах на металле не более 950 С, а сплавы ЖС6У, ВЖЛ12У и Ж С6ФНК имеют более высокие допустимые значения температур в эксплуатаци и, соответственно 1000 С для ЖС6У и ВЖЛ12У и до 1050 С для ЖС6 ФНК. Отсутствие поперечных границ зёрен, более низкий модуль упругости и более высокая пластичность сообщают сплаву ЖС6ФНК повышенную долговеч ность при воздействии высоких температур и циклических термомеханичес ких нагрузок. Температурные ограничения применения жаропрочных сплаво в с дисперсионным упрочнением обусловлены растворением, быстрой коагу ляцией упрочняющей -фазы и падением жаропрочности при пере гревах деталей в процессе эксплуатации. Деформируемые сплавы имеют более мелкозернистую структуру, которая обеспечивает их более высокое сопротивление усталости, тогда к ак литейные сплавы с равноосной структурой имеют более высокую жаропро чность. Введение гафния в сплав ЖС6ФНК усиливает карбидную ликвацию, способству ет способствует образованию в поверхностном слое карбидов Ме 6 С, обладающих низкой жаростойкостью и не покрывающ ихся при диффузионном алитировании. Наличие ванадия и титана в сплаве ЖС 26 значительно снижает жаростойкость. Сплав ЖС32 не содержит титана и ванад ия, а легирование алюминием, танталом и небольшой концентрацией хрома об еспечивает сплаву высокую жаростойкость. Сплавы ЖС26 и ЖС32 с направленной и монокристаллической структурой облада ют более высокой термической стабильностью, термостойкостью. Для обесп ечения однородности состава и структуры по объёму отливки лопаток подв ергаются нагреву при закалке в вакууме до более высоких, чем равноосные сплавы, температур. В процессе нагрева и высокотемпературной выдержки п роисходит растворение -фазы и карбидов МеС, Ме 23 С 6 , Ме 6 С в твёрдом растворе на никелевой основе. При охлаждении п роисходит выделение упрочняющей -фазы, которая обеспеч ивает сплавам высокие механические свойства. Для деталей из литейных никелевых сплавов широко используется гомоген изация. При гомогенизации происходит уменьшение степени ликвации и ста билизация структуры сплавов. Гомогенизация способствует увеличению об ъёмного содержания дисперсных частиц упрочняющей -ф азы. Во время высокотемпературной выдержки растворяются грубые выделе ния -фазы, образовавшиеся при кристаллизации. Следует , однако, отметить, что оптимизация режимов термической обработки для до стижения оптимальной формы, размеров и распределения частиц упрочняющ ей -фазы не всегда сопровождается улучшением механическ их свойств. Так, например, образование частиц карбидов Ме 6 С неблагоприятной пластинчатой формы в процессе гомоген изации и последующего охлаждения сплава ЖС6У практически сводит на нет э ффект улучшения свойств путём управления структурой -ф азы, и в итоге после гомогенизации при температуре 1210 С длительная прочность остаётся на пр ежнем уровне. Неоднородная структура сплавов образуется также и в случае недогрева д о температуры полного растворения упрочняющей -фазы в сп лавах. Образующиеся скоагулированные частицы -фазы сни жают характеристики прочности и пластичности. Однако гомогенизирующая термическая обработка деталей из сплавов напр авленной кристаллизации сопровождается улучшением механических свой ств, поскольку упрочняющая фаза после направленной кристаллизации име ет неправильную форму и значительно укрупнена. При скорости кристаллиз ации 4 мм/мин размеры -фазы достигают 1 мкм, тогда как после те рмической обработки - 0,5-0,6 мкм, причем выделения становятся однородными и р авномерно распределенными по объёму. Частицы -фазы сущес твенно меньше вырастают в процессе высокоскоростной направленной крис таллизации, 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 '-фазы, выделившиеся во время кри сталлизации, мало отличаются по размерам от частиц, выделяющихся в проце ссе охлаждения при термической обработке, и дальнейшего измельчения ча стиц не происходит. Термическая обработка стабилизирует структуру сплавов, увеличивает об ъёмное содержание '-фа зы, уменьшает степень её неоднородности по химическому составу и по разм ерам, снижает уровень ликвации, что в итоге приводит к существенному пов ышению характеристик долговечности лопаток турбин. Особое значение приобретает термическая обработка лопаток турбин при ремонте, когда требуется восстановить начальную структуру и свойства с плавов, претерпевших существенные изменения в процессе эксплуатации п ри длительном воздействии на детали термомеханических нагрузок. Своев ременное восстановление тонкой структуры сплавов при ремонте обеспечи вает двух-трёхкратное увеличение их ресурса. Направленная кристаллизация сообщает сплавам повышение предела вынос ливости, длительной прочности и пластичности. Марка сплава ЖС6К ЖС6У ЖС6Ф ЖС6К-НК ЖС6У-НК ЖС6Ф-НК -1 900 250 290 260 260 310 350 100 1000 160 170 180 175 185 190 20 5 6 6 6 8 9 Развитие направленной кристаллизации обе спечило решение задачи получения эвтектик с ориентированной структуро й, представляющих собой естественные композиционные жаропрочные сплав ы. Температурный уровень их работы существенно выше, чем у сплавов с равн оосной и направленной структурами. При высоких температурах основным у прочнителем жаропрочных композиционных сплавов системы / -МеС являются волокна Ме С, которые обладают высокой температурной стабильностью. Весьма перспективными являются керамические материалы на о снове Si 3 N 4 , SiC , ок исленных эвтектик, которые позволяют обеспечить работу лопаток турбин высокотемпературных двигателей при рабочих температурах до 1550-2200 С. Рассмотрим некоторые марки сплавов, применяемых для изготовления диск ов турбин. Диски последних ступеней компрессоров и диски турбин авиадвигателей п одвержены высоким нагрузкам и неравномерному нагреву. Так, например, обо д нагревается до 550-800 С, а ступица дисков турбин нагревается до 300-500 С. диски содержат большое количество концентрато ров напряжений, поэтому материалы для дисков турбин должны иметь следую щие свойства: 1. Высокую прочность и жаропрочност ь во всём диапазоне рабочих температур. 2. Низкую чувствительность к концентраци и напряжений. 3. Высокую пластичность при длительном и к ратковременном нагружении. 4. Высокое сопротивление малоцикловой ус талости. 5. Стабильность структуры и фазового сост ава сплава. 6. Хорошую технологичность. Выполнение этих тре бований достигается упрочнением твёрдого раствора, увеличением объёмн ог содержания -фазы, контролем за выделением карбидов и -фазы по границам зёрен, исключением охрупчивающих фаз и о чисткой сплавов от вредных примесей. Дисковые сплавы на основе никеля представляют собой сложнолегированны е композиции, трудно поддающиеся деформированию. В них недопустимы охру пчивающие фазы типа , , и другие, не должно быть крупных выдел ений карбидов, зональных ликвационных неоднородностей. В современных отечественных авиадвигателях применяются сплавы для дис ков, не уступающие по свойствам лучшим зарубежным дисковым сплавам, а по длительной прочности превосходящие их. В дисковых сплавах применяется принцип многокомпонентного легировани я, развитый при разработке жаропрочных сплавов для лопаток турбин. В настоящее время для изготовления дисков турбин применяются деформир уемые сплавы ХН77ТЮР (ЭИ437БУ), ХН73МБТЮ (ЭИ698), ХН62БМКТЮ (ЭП742), ЭП741 и др. Химический состав сплавов Марка материала Ni C Cr Co Mo Y Nb Al Ti , % ХН77ТЮР (ЭИ437БУ) Основа 0,07 21 - - - - 0,8 2,7 10 ХН 73 МБТЮ ( ЭИ 698) Основа 0,08 15 - 3 2 2 1,5 2,5 22 ХН 62 БМКТЮ ( ЭП 742) Основа 0,08 14 10 5 - 2 2,6 2,6 32 Штамповк а до термической обработки сообщает дискам текстуру деформации, котора я связана с дендритным характером кристаллизации слитков и неодинаков ой пластической деформацией различных участков заготовок дисков. Увел ичение количества '-фазы усиливает текстуру деформации дисков, ухудшает технологичность. Совре менные сплавы для дисков содержат до 60% упрочняющей -фазы. При вы соком содержании -фазы усиливается неоднородность её ра спределения, возникает глубокая разнозернистость. Поэтому перед закал кой проводят отжиг при температурах 900-1100 С для повышения однородности зёрен. Для получения оптимальной структуры и необходимых свойств д иски подвергаются закалке и старению. Марка стали Термическая обработка Механические свойства T эксп , С 100 750 , МПа , % KCU , МДж/м 2 ХН77ТЮР (ЭИ437БУ) Закалка с 1080 С, 8 ч на воздухе. Старение при 750 С, 16 ч. 350 15 0,5 700 ХН 73МБТЮ (ЭИ698) Первая закалка с 1120 С, 2 ч на воздухе. Вторая закалка с 1000 С, 3 ч на воздухе. Старение при 800 С, 8 ч. 420 17 0,5 750 ХН62БМКТЮ (ЭП742) Первая закалка с 1150 С, 8 ч на воздухе. Вторая зак алка с 1050 С, 4 ч на воздухе . Старение при 850 С, 8 ч. 520 20 0,5 800 ЭП975 Закалка с 1200 С, 8 ч на воздухе. Старение при 900 С, 8 ч. 750 14 0,45 850 Более высокая жаропрочность сплаво в ЭП742 и ЭП975 обусловлена снижением содержания хрома до 8-10% и введением воль фрама, молибдена, кобальта, увеличением количества -ф азы до 60%. В сплаве ЭП975 суммарное содержание ( W + Mo )=10-12%, а ( Al + Ti )=7,5%. При увеличении суммарного содержания -фазы до 60% в структу ре появляется неравновесная ( - )-эвтектика, поэтому нагрев при закалке производ ится ступенчато, чтобы избежать оплавления эвтектики. Охлаждение диско в при закалке проводят в масле или сжатым воздухом. Двойную закалку применяют для улучшения вязкости и пластичности сплав ов. При первой закалке обеспечивается достаточно полное растворение уп рочняющих фаз, гомогенизация сплава. При нагреве под повторную закалку п о границам зерен выделяются и коагулируют частицы карбидов, происходит частичный распад пересыщенного твердого раствора с образование достат очно крупных частиц -фазы. Карбиды выделяющиеся при 10 00-1050 С, равномерно распр еделяются по объёму. При отсутствии второй закалки однократная закалка со старением приводит к образованию по границам зерен сплошной карбидн ой сетки, которая снижает пластичность. При старении происходит дополнительное выделение частиц -фазы и упрочнение сплавов. Наличие небольшого количества сравнит ельно крупных сферических частиц -фазы, сформированных во время нагрева под вторую закалку, и мелкодисперсных выделений частиц -фазы, выделевшихся при старении, обеспечивает максимальн ую долговечность дисков из сплавов ЭИ698 и ЭП742. Окончательная структура сплавов состоит из -твердого раствора, -фазы и карбид ов. Существенное расширение возможностей дальнейшего легирования сплаво в для дисков обеспечивает использование металлургии гранул, когда пода вляется развитие ликвации, уменьшаются размеры выделений первичной -фазы и карбидов, повышается технологичность и экономично сть использования металла. Размеры гранул обычно составляют 0,02-0,4 мм. При распылении сплавов на гранулы достигается очень высокая (до 10 6 С с -1 ) скорость кристаллизации, из грубой дендритн ой она становится зеренной без видимых с увеличением до 40000 частиц выделе ний -фазы, измельчаются и частицы карбидов. Компактирование дисков производится при температуре закалки сплавов в газостатах. Технология прессования дисков из порошков требует тщатель ной очистки среды от кислорода, паров воды и других примесей. Наличие пле нок ( Al 2 O 3 , TiO 2 , TiC ) на поверхности гранул ускоряет разрушения. Углерод не должен соприкасаться с атмосферой на в сех этапах технологий получения дисков. В авиатехнике для изготовления валов, дисков, лабиринтов широко применя ется диспергированный сплав ЭП741П. Термическая обработка дисков из дисп ергированных сплавов аналогична деформируемым. Применение в металлургии гранул обеспечивает повышение коэффициента и спользования металла, более высокую прочность и уменьшение массы конст рукции. Следует отметить, что в процессе эксплуатации в ступицах и ободе дисков накапливается значительная локальная пластическая деформация, возник ают микротрещины. В ободе происходит дополнительное выделение -фазы. В итоге снижается сопротивление малоцикловой усталости.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Плохо, когда курица перебегает дорогу.
Еще хуже, когда они при этом болтает по мобильнику.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по металлургии "Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы, применяемые в авиационных двигателях, и их термическая обработка", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru