Монокристаллическая отливка

Cтраница 2

Чтобы воздействовать на размер вторичных выделений у - фазы, влияющий на механические свойства, необходимо регулировать скорость охлаждения от температуры сольвус до той температуры, ниже которой огрубление частиц фазы потребует длительного времени, т.е. примерно до 1090 С. Влияние скорости охлаждения от температуры гомогенизации на размер выделений у - фазы в сплаве PWA 1480, типичном представителе суперсплавов для монокристаллических отливок, иллюстрировано на рис. 7.7. Механические свойства определяются именно скоростью охлаждения от температуры гомогенизации ( фактически от температуры сольвус), а не скоростью охлаждения в процессе направленной кристаллизации. [16]

Для получения отливок с высокими эксплуатационными свойствами, работающих при высоких температурах и напряжениях, используется процесс направленной кристаллизации. Этот способ позволяет получать отливки со структурой дендритных столбчатых зерен, ориентированных вдоль действующих максимальных рабочих напряжений в деталях, а также - монокристаллические отливки. При изготовлении отливок ответственного назначения из никелевых жаропрочных сплавов, склонных к окислению и поглощению газов, широко используются плавка и литье в вакууме в подогретые литейные формы. [17]

Поведение суперсплавов в условиях усталости - тема далеко не узкая. Название суперсплавы охватывает материалы от сплавов с твердорастворным упрочнением ва основе викеля или кобальта до никелевых сплавов, содержащих до 65 % ( по объему) % - фазы, и от монокристаллических отливок до мелкозернистых деформируемых изделий порошковой металлургии. Рассматривая усталостное поведение, необходимо учитывать его реакции на действующие механизмы ползучести и повреждающее действие среды, поскольку суперсплавы работают при высоких температурах и в агрессивных средах. Естественно, надо рассмотреть все стадии циклического деформирования, зарождения и распространения трещины, чтобы иметь данные для наиболее эффективного проектирования таких сложных механизмов, какими являются газотурбинные двигатели. [18]

Когда 14 лет назад был написан первый вариант этой главы, то там некоторые технологические процессы рассматривались как многообещающие при условии проведения дополнительных исследований. С того времени был достигнут значительный прогресс в области разработки новых технологий и материалов, среди которых следует отметить: 1) создание оверлейных и теплозащитных покрытий для суперсплавов разного типа, работающих в различных условиях; 2) создание литейных и деформируемых материалов с регулируемым размером зерна для турбинных дисков; 3) разработку специальных сплавов для получения монокристаллических отливок; 4) разработку процесса крупносерийного литья для изготовления из суперсплавов дисков для турбонагнетателей; 5) разработку стандарта по контролю за содержанием вредных примесных элементов. [19]

Третья стадия ползучести у сплавов направленной кристаллизации весьма продолжительна, поскольку зерногранич-ные источники разрушения в них очень малочисленны или полностью устранены. В сплавах со столбчатой микроструктурой местом зарождения трещин служат либо отрезки границ зерен, перпендикулярные оси нагружения, либо междендритные зоны, не достигшие достаточно полной гомогенизации и поэтому обладающие меньшей прочностью из-за более грубых выделений у - фазы, чем в окружающих объемах сплава. В монокристаллических отливках местом зарождения трещин служат межкристаллитные зоны с только что указанными особенностями микроструктуры г - фазы. [20]

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. [21]

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. [22]

При выращивании монокристалла жаропрочного сплава необходимо создать определенные условия для роста только одного кристалла. Однако в производственных условиях выращивать идеальную монокристаллическую структуру весьма сложно. Поэтому под монокристаллической отливкой условно понимают изделие, выросшее из одного макрозерна, хотя в микроструктуре имеются фазовые включения, отличающиеся от матрицы как типом, так и параметром кристаллической решетки. [23]

Химически. состав наиболее распространенных сплавов для мои or ристал лвчесгого лжтья в трех жх предшественников. [24]

Состав некоторых наиболее типичных монокристаллических сплавов приведен в табл. 20.1 ( подробно эти сплавы рассмотрены в гл. Изготовленные из него монокристаллические отливки не отличаются лучшей по сравнению с отливками, полученными направленным затвердеванием, жаропрочностью, хотя отмечаются меньшим разбросом значений этого параметра. [25]

При определенных сочетаниях температуры и ориентировки такие фасетки, особенно в монокристаллическом материале, лишенном зернограничного стеснения, действительно могут быть очень крупны. Наличие фасеток не свидетельствует о хрупкости материала, поскольку они присутствуют в монокристаллических отливках суперсплавов, разрушившихся после очень большого удлинения. Выше 925 С деформация становится равномернее, и фасетки уже не столь сильно выражены. [26]

Без них не образуются бориды или карбиды, способные послужить местом зарождения разрушения в условиях циклического нагружения или в режимах, реализацию которых лимитирует повреждение материала из-за развития процессов ползучести. Zr - еще один элемент, упрочняющий границы зерен, тоже обычно не вводят в суперсплавы для монокристаллических отливок, поскольку он снижает температуру начала плавления. [27]

У большинства сплавов, предназначенных для направленной кристаллизации со столбчатой микроструктурой, и особенно у сплавов с добавками Hf, разница между температурами начала плавления и сольвус отрицательна. Следовательно, в полной мере обработать на твердый раствор сплавы такого рода не удается, и обычно производят нагрев просто до температуры чуть ниже начала плавления. Добавки Hf вводят в суперсплавы для отливок со стержнями и столбчатой микроструктурой, чтобы предотвратить растрескивание при снижении температуры сплава в целях его кристаллизации. Суперсплавы для монокристаллических отливок либо вовсе не содержат, либо содержат незначительное количество Hf, поэтому они способны к обработке на твердый раствор и в результате обладают более высокой механической прочностью, чем сплавы для отливок со столбчатой микроструктурой. [28]

Монокристаллическая лопатка с литниковой системой ( дается схематическое изображение структуры всех участков. / - лопатка. 2 - 4 - литники. 5 - стартер. [29]

При получении монокристаллических деталей на установках с водоохлаждаемым холодильником на практике используют эффект резкого сужения формы, благодаря чему из многих кристаллитов, зарождающихся на поверхности холодильника, отбирают единственный кристаллит, который первым достигнет этого сужения. При прохождении поверхности кристаллизации через идущий вверх канал - селектор ( ступенчатый - прямой угол, угловой - наклонный, спиральный - геликоидный, см. рис. 15.5, б-г) обеспечивается строгая ориентация преимущественного направления роста кристаллов ( кристаллографическое направление [001]) вдоль оси селектора, поскольку кристаллы с другой ориентацией, упираясь в стенку наклонно или перпендикулярно идущему каналу, прекращают свое развитие. Вырастающий из литника-селектора кристалл является зародышем будущей монокристаллической отливки. В процессе роста дендриты должны несколько ( 3 - 4) раз поменять свое направление до того, как соединиться с сечением изложницы. Для получения отливки используют керамическую оболочковую форму, изготовленную по выплавляемой модели. [30]

Страницы: 1 2