Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Классификация титановых сплавов
Титановые сплавы делят на пять групп. 1. α-сплавы: ВТ1-00, ВТ1-0, ВТ5, ВТ5-1. 2. Псевдо-α-сплавы: ОТ4-0, ОТ4-1, ВТ4, ОТ4-2, ВТ18, ВТ20. Сплавы этих двух групп не упрочняются при термической обработке, поэтому их применяют в отожженном состоянии. 3. (α + β)-сплавы: ВТ6, ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ23, ВТ25, ВТ33. Это мартенситные сплавы, упрочняющиеся при термической обработке. Сплав ВТ25 относят к (α + β)-сплавам с преобладанием α-фазы. 4. (α + β)-сплавы переходного класса: ВТ22, ВТ30. В стабильном состоянии эти сплавы содержат от 25 до 50 % β-фазы, обладают высокой дисперсностью α- и β-фаз, отличаются максимальным эффектом упрочнения при обработке и высокой прокаливаемостью. 5. β-сплавы: ВТ15, ВТ32, 4201. Сплавы с β-структурой находят ограниченное применение. Например, сплав ВТ15 после закалки и старения имеет σв = 1500 МПа при δ = 6 %, однако такую высокую прочность не удается реализовать в сварных соединениях из-за неудовлетворительной свариваемости этого сплава. По способу производства заготовок сплавы бывают деформируемые и литейные. В авиационной технике в основном применяют деформируемые сплавы. Литейные сплавы используют для получения фасонных отливок. По составу они практически не отличаются от аналогичных деформируемых, но содержат повышенную концентрацию примесей, которые вносятся дополнительно в сплавы при вакуумном литье. Для фасонного литья применяют сплавы ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ14Л, ВТ9Л, ВТ3-1Л. Эти сплавы обладают высокими литейными свойствами. Деформируемые титановые сплавы дополнительно подразделяют в зависимости от уровня механических свойств на следующие группы: сплавы повышенной пластичности – ВТ1, ОТ4, ОТ4-1 (δ > 20 %, σв = 600 МПа); сплавы средней прочности – ВТ5-1, ВТ4, ВТ16, ВТ20 (σв = 600...1000МПа); высокопрочные сплавы – ВТ14, ВТ22, ВТ23, ВТ15 (σв = 1000... 1500 МПа); жаропрочные сплавы – ВТ3-1, ВТ9, ВТ18, ВТ25 (σв = 1000...1500МПа). Титановые сплавы применяют до температур 400...600 °С.
4.2. Титановые α- и псевдо-α сплавы Титановые α- и псевдо-α сплавы широко применяют для изготовления сварных конструкций силовых узлов крыла, фюзеляжа, обшивки самолета, корпусов компрессоров, дисков, лопаток, колец, опор, деталей второго контура газотурбинных двигателей. Титановые сплавы успешно заменяют стали в ряде нагруженных узлов самолетов и авиационных двигателей, обеспечивая уменьшение массы конструкции летательного аппарата до 20…25 %.
Сплавы с α-структурой лучше, чем (α + β)- и β-сплавы, свариваются, штампуются, обладают наиболее высокой термической стабильностью. В авиастроении успешно применяют α-сплавы ВТ5-1, ОТ4-1, ВТ20, ВТ18У. Сплав ОТ4-1 относится к первым отечественным α-сплавам. Он обладает удовлетворительной технологической пластичностью при листовой штамповке, хорошо сваривается всеми применяемыми для титана видами сварки, обладает высокой термической стабильностью при длительных нагревах под напряжением, имеет умеренные характеристики прочности и жаропрочности. При комнатной температуре его структура состоит в основном из α-фазы. Сплав применяют для изготовления листов, лент, плит, прутков, поковок, труб, профилей и деталей из них. Сплав ВТ5-1 является однофазным. Применяют его в виде листов, прутков, поковок, штамповок. После отжига в нем образуется наиболее равновесная и стабильная мелкозернистая структура, обладающая повышенной пластичностью при умеренной прочности. Максимальную прочность сплав приобретает при охлаждении от 800 °С на воздухе, а наиболее высокое сопротивление усталости достигается при равновесной полиэдрической зеренной структуре. Сплав ВТ20 относится к псевдо-α сплавам, содержит в отожженном состоянии 5...7 %β-фазы и является сплавом общего назначения. Его структура зависит от температуры и степени горячей деформации, которые определяют текстуру, размеры и морфологию α-фазы. Отжиг сплава при 750 °С снижает наклеп после горячей или холодной деформации и стабилизирует структуру. Легирующие элементы обеспечивают достаточно высокую прочность и пластичность сплава, сохранение высокой работоспособности изготовленных из него деталей при температурах до 450 °С. Сплав ВТ20 применяют для изготовления листов, профилей, штамповок для нагруженных узлов самолета и авиационных двигателей. Сплав ВТ 18 является одним из наиболее жаропрочных титановых α-сплавов, длительно сохраняющих высокую работоспособность до 550...600 °С. Его успешно применяют для изготовления лопаток и дисков компрессоров авиационных двигателей. Высокая жаропрочность сплава ВТ18 обеспечивается большим содержанием алюминия и циркония. Оптимальное сочетание прочности и пластичности достигается после отжига при 900...950 °С в течение 1...4 ч и охлаждения на воздухе. Структура состоит из α-фазы и небольшого количества β-фазы.
Недостатком сплава BT18 являются плохая свариваемость и сравнительно невысокая технологическая пластичность. Сплав склонен к образованию областей, обогащенных алюминием, содержание которого соответствует стехиометрическому составу фазы Ti3Al. Выделение Ti3Al происходит при содержании алюминия выше 7 % при рабочих температурах 500...600 °С и сопровождается повышением прочности и жаропрочности при одновременном падении пластичности и ударной вязкости. Для повышения однородности структуры и уменьшения вероятности получения областей, обогащенных алюминием, разработан сплав ВТ18У, содержащий меньшее количество алюминия и циркония и дополнительно легированный оловом. Сплав ВТ18У применяют для тех же целей, что и сплав ВТ18 (в осевых компрессорах для изготовления дисков).
4.3. Деформируемые титановые (α + β)-сплавы
Для изготовления нагруженных деталей и узлов авиационных конструкций успешно применяют двухфазные титановые (α + β)-сплавы ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ25У, а также ВТ22, который относят к (α + β)-сплавам мартенситного класса с преобладанием α-фазы. Высокое содержание алюминия, а также введение в сплавы олова, циркония, молибдена, хрома, вольфрама и ванадия обеспечивают повышение прочности и жаропрочности сплавов. Преимуществом сплавов с преобладанием α-фазы является способность сохранять прочностные свойства до более высоких температур (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Влияние температуры на временное сопротивление псевдо-α (1),отожженных (α + β)- (2) и упрочненных термической обработкой (α + β)-сплавов (3)
В конструкциях, работающих при высоких нагрузках и умеренно высоких температурах, выгоднее использовать (α + β)-сплавы, тогда как при высоких температурах лучше ведут себя детали из жаропрочных α-сплавов. (α + β)-сплавы упрочняют путем легирования твердых α- и β-растворов, а также в результате дисперсионного твердения при термической обработке. Для жаропрочных (α + β)-сплавов режимы термической обработки назначают из условий повышения и прочности, и жаропрочности, а также термической стабильности сплава в интервале рабочих температур. Кроме того, жаропрочные (α + β)-сплавы должны обладать хорошей вязкостью разрушения, высоким сопротивлением усталости и стойкостью к окислению. Их используют для изготовления дисков и лопаток компрессоров ГТД. Сплав ВТ22 переходного класса и в стабильном состоянии содержит (25...50) % (об.) β-фазы. Его структура отличается высокой дисперсностью смеси частиц α- и β-фаз. Обе фазы сильно упрочнены алюминием, молибденом, ванадием, хромом и железом. Сплав ВТ22 характеризуется максимальным эффектом упрочнения при термической обработке и высокой прокаливаемостью. Температурные ограничения для титановых сплавов обусловлены процессами, связанными с окислением и диффузией элементов, которые приводят к разупрочнению сплавов, потере ими пластичности, увеличению твердости поверхностного слоя.
После упрочняющей термической обработки титановым сплавам устанавливают меньший ресурс. Так, для сплава ВТ3-1 при температуре 400 °С он составляет 1000 ч, а при 450 °С уменьшается до 500 ч. Для сплава ВТ9 при 450 °С ресурс составляет 1000 ч, а при 500 °С – всего 100 ч. Поэтому для деталей, работающих при температурах выше 600 °С, применяют жаропрочные и жаростойкие стали и никелевые сплавы.
Резюме. Титановые сплавы – основной материал компрессорной части ГТД. В настоящее время широкое применение нашли α- и α+β сплавы. Дальнейшие направления развития титановых сплавов может быть связано с обеспечением хорошей вязкости разрушения, высокого сопротивлением усталости и стойкости к окислению. Немаловажное внимание уделяется и совершенствованию технологических процессов обработки титановых сплавов, разработке ресурсосберегающих технологий, таких как сверхпластическая деформация, точная изотермическая штамповка и др. НИКЕЛЬ И ЕГО СПЛАВЫ Ключевые слова: никель, жаростойкие, жаропрочные и специальные сплавы, γ' -фаза, порошковые и гранулированные сплавы.
Никель относится к переходным металлам с ГЦК решеткой, имеет плотность 8,907 г/см3, температуру плавления 1455 °С, обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере и достаточно устойчив к коррозии в морской воде. Его широко используют в качестве основы для создания жаростойких и жаропрочных сплавов, которые позволяют успешно эксплуатировать многие детали авиационной техники при температурах до 1100 °С. К ним относятся детали камеры сгорания, форсажной камеры, турбины и сопла. В высоконапорных компрессорах авиационных двигателей никелевые сплавы можно применять для изготовления наиболее нагретых деталей последних ступеней компрессоров. В настоящее время 60…70 % массы авиационных двигателей приходится на долю жаропрочных никелевых сплавов.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-12-09; просмотров: 158; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.15.219.7 (0.01 с.) |