Монокристаллическая отливка
Cтраница 1
Монокристаллические отливки проявляют интересную особенность: предел текучести при растяжении и сжатии неодинаков, а различие между ними зависит от ориентировки. [1]
Монокристаллические отливки получают как из традиционных, так и специально разработанных для данного процесса сплавов. При создании новых сплавов для монокристаллического литья нет необходимости вводить в них элементы, упрочняющие границы зерен ( С, В, Hf, Zr, P3M), поскольку не существует большеугловых границ. Поэтому в безуглеродистых сплавах отсутствуют карбиды и остаются только у - и у - фазы. Это приводит к существенному торможению контролируемых диффузией высокотемпературных процессов, в том числе коагуляции у - фазы. Важная роль при легировании уделяется рению ( до 3 %), в основном располагающемуся в у-твердом растворе. Содержащие рений сплавы ( например, ЖС36) отличаются более узким интервалом кристаллизации. Так, температуры ликвидуса, солидуса и полного растворения у - фазы в сплаве ЖС36 равны соответственно 1409, 1337 и 1295 С. Снижение содержания хрома ( а следовательно, и жаростойкости) компенсируют добавками Hf и Y, образующими на поверхности плотные жаростойкие оксидные пленки. Так, например, установлено, что отливки из этих сплавов с монокристаллической структурой и кристаллографической ориентацией [111] обладают оптимальным сочетанием физико-механических свойств при температурах до 1200 С: высокими показателями жаропрочности, термоусталостной прочности и жаростойкости. [3]
Монокристаллические отливки получают с помощью затравок также на установках с жидкометаллическим охладителем. [4]
Монокристаллические отливки подвержены тем же дефектам кристаллизации, что и отливки со столбчатыми зернами. Исключение составляет отклонение направления границ зерен от оси отливки, с этим дефектом приходится бороться только в отливках со столбчатым зерном. [5]
При комнатной температуре монокристаллические отливки с ориентировкой 111 проявляют более низкий предел текучести, но очень высокий предел прочности, выше 1380 МПа. Это указывает на множество активных систем скольжения, принимающих участие в деформационном процессе. Деформационное упрочнение в этом случае очень слабое ( низкий предел прочности), поскольку ось 110 близка к ориентировке, при которой в условиях одноосного нагружения преобладает единичное скольжение. [6]
Из таблицы видно, что монокристаллические отливки характеризуются более высокими значениями кратковременной и длительной прочности, а также пластичности по сравнению с отливками, полученными из того же жаропрочного сплава с равноосной и столбчатой структурами. [7]
Процесс направленной кристаллизации позволяет выращивать монокристаллические отливки любой ориентировки. Как правило, монокристаллические лопатки отливают с ориентировкой 001 вдоль оси лопасти, выше эта операция уже описана. [8]
В случаях, когда требуется получение монокристаллических отливок, содержание С в сплаве намеренно уменьшают [ до уровня ниже 0 005 % ( ат. Чтобы началось образование карбидов МС, требуется содержание С не менее 0 01 % ( ат. [9]
 |
Взаимосвязь структуры и свойств сплава ЖС6У. [10] |
Методом направленной кристаллизации получают: 1) отливки из жаропрочных сплавов со структурой, представляющей собой совокупность дендритных столбчатых зерен, ориентированных вдоль определенных кристаллографических направлений, в которых действуют максимальные рабочие напряжения в деталях; при этом в пределе устраняются поперечные границы зерен, являющиеся потенциальными очагами разрушений; 2) монокристаллические отливки; 3) эвтектические композиты - отливки эвтектической структуры с нитевидными ( или пластинными) волокнами ведущей упрочняющей фазы ( например, карбидов), ориентированными в направлении кристаллизации и распределенными во второй матричной фазе. [11]
Зарождение усталостной трещины в сплавах со столбчатой микроструктурой происходит таким же образом, как и в сплавах для обычных отливок, где местом зарождения служат карбидные выделения или небольшие поры. В бескарбидных монокристаллических отливках основным местом зарождения усталостных трещин является микропористость, и для этих сплавов устранение пористости путем горячего изостатичес-кого прессования может значительно увеличить усталостную долговечность. Если в монокристаллической отливке имеются дефекты типа полосчатости, рекристаллизованных зерен или внутренних поверхностей раздела ( межзеренных границ), они также служат местами зарождения усталостных трещин. [12]
У сплавов со столбчатой микроструктурой это снижение не столь велико, как у сплавов в обычных отливках. Менее всего этот эффект выражен у монокристаллических отливок. В монокристаллических отливках разрушение зарождается по-другому, оно возникает в междендритных зонах. [13]
При температурах, превышающих 815 С, когда большое значение приобретает термическая активация, и высокой объемной доле э - фазы с размером частиц последней связаны характеристики ползучести суперсплавов. Эта связь представлена на рис. 7.12 для монокристаллической отливки сплава PWA-1480 при 982 С. Когда частицы фазы малы, дислокации легко преодолевают их путем переползания, так что сопротивление ползучести невысоко. Наибольшего уровня сопротивление ползучести достигает при таком размере частиц, когда дислокации вынуждены перерезать их. [14]
Дальнейшее увеличение содержания ц - фазы оказалось менее эффективным, ибо, достигнув уровня в 70 %, столкнулись с проблемой: у - фаза из упрочняющей фазы превращалась в матрицу, и это приводило к ухудшению свойств сплавов. Новое повышение сопротивления ползучести наступило с появлением сплавов для монокристаллических отливок, в которых доступное количество у - фазы использовано более эффективно за счет более равномерного распределения фазы и повышения ее температуры сольвус. Повысили и прочность у - фазы, легировав сплав добавками тугоплавких элементов, которые, по-видимому, повышают энергию антифазных границ. Обнаружили, что Та, W и Re с их более высокими, чем у Nb, V и Мо, точками плавления являются и более эффективными упрочняющими добавками. [15]
Страницы: 1 2