строение (557054), страница 65
Текст из файла (страница 65)
0,5 %, для него Оф = = 440 МПа. В последние годы интерес представляют высоколегированные сплавы с ВГ, ЫЬ и Ке. Существенное повышение длительной прочности благодаря повышению температуры плавления и замедления диффузионных процессов наблюдается при высоком содержании '1аг; для сплавов ЦМВЗО и ЦМВ50 с 30 и 50 % %, соответственно. Так, длительная прочность для деформированного сплава ЦМВЗО при 1700 'С составляет о,оо = 300 МПа. Сплавы Мо с 47 ... 50 %е Ке сочетают высокую прочность с пластичностью, которая сохраняется до температуры — 245 'С. Сплавы достаточно технологичны. Для сплава молибдена с 27 о Ке и 20 % % Омео = 120 МПа.
Дисперсно-упрочненные молибденовые сплавы обладают более высоким уровнем прочности, малов степенью разупрочнения при повышении температуры и удовлетворительной прочностью в рекристаллизованном состоянии. Так у сплава Мо с 2,5 о ТЬОк при 7 = 1650 'С Ок = 72 МПа.
Высокое значение прочности обеспечивается одновременным легированием молибдена вольфрамом и карбидом тантала — ТаС. У сплава Мо + 15 % м7 + 1,5 % ТаС в рекристаллизованном состоянии при 1600 'С О, = 280 МПа, а при 2000 'С о, = 150 МПа. В последние годы разработаны свариваемые сплавы типа ЦМ10 с пониженным содержанием элементов внедрения, особенно углерода, температура хладноломкости которых в сварном шве зависит от условий сварки и составляет — 20 и + 20 'С. Молибденовые сплавы используются до 1500 'С при длительном сроке эксплуатации и до 1800 'С при кратковременном ресурсе. Молибден и его сплавы применяются в носовых конусах и соплах ракет, вставках критического сечения (спеченный молибден), передних кромках крыла, обшивках конструкций космических летательных аппаратов, радиоантеннах, подшипниках скольжения для работы в расплавленных металлах, оболочках ТВЭЛов, трубках теплообменных аппаратов.
Из дисперсноупрочненных сплавов предполагается изготавливать носовые обтекатели, рули, теплозащитные экраны, Вольфрам и сплавы иа его осиове Среди тугоплавких металлов %' имеет максимальную прочность межатомной связи, обладает наибольшей жаропрочностью, высоким модулем упругости, наименьшей склонностью к испарению в глубоком вакууме, высокой коррозионной стойкостью в кисло- тах, щелочах, парах и расплавах мно- агг,нгамг гнх металлов.
Вольфрамовые сплавы гг ггкр'г незаменимы для работы при 2000 'С и гр выше, т. е. в таких условиях, в кото- грргг рых другие сплавы работать под нагрузкой уже не могут. У м7 низкий температурный коэффициент линейного гр ггаг расширения, высокое значение тепло- 7н проводностн, высокая отражательная и г~ излучательная способности. Недостатками вольфрама, как кон- Я струкционного материала, являются ймн высокая плотность, низкая жаро-,м СТОЙКОСТЬ, ХЛаДНОЛОМКОСТЬ Н ТРУД- крк ркклкчкых чкмкервтграх ная обрабатываемость. При температурах ) 700 'С вольфрам имеет повышенную скорость окисления (рис. 151).
чЧ образует несколько оксидов, при избытке кислорода образуется летучий оксид ррОе. При 1100 'С скорость окисления вольфрама в 6 раз меньше, чем у молибдена и в 3 раза выше, чем у Ь!Ь и Та. В окислительных средах % может быть использован только с защитным покрытием. В качестве защитных покрытий для рр' используются многослойные покрытия, состоящие из последовательно нанесенных слоев Сг, 81 и КЬ, рекомендуемые длн защиты от окисления при 1650 'С в течение 20 мин, Так диффузионные силицидные покрытия защищают Ю при 1815 'С в течение 10 ч, керамические эмалевндные покрытия, содержащие тугоплавкие соединения (оксиды, бориды, карбиды), используются для кратковременной защиты при 2000 ...
3000 'С. Защитные слои оксидов ТЬО„ Н!Ок и ЕгО„ нанесенные плазменным напылением, рекомендуются для защиты от окисления при температуре 2000 ... 2700 'С. Механические свойства )а( зависят от метода получения, обеспечивающего различную чистоту по примесям внедрения, от количества и распределения дисперсных неметаллических включений н от размеров зерен. Температура плавления вольфрама при введении любых легирующих элементов снижается. Элементы внедрения, образующие с вольфрамом эвтектики, приводят к наибольшему снижению температуры плавления. Наиболее вредными примесями в вольфраме являются углерод и кислород, растворимость которых в нем значительно меньше, чем в других тугоплавких металлах. Раскисление % в процессе плавления или спекания активными к кислороду элементам (х', В, Т1, С и др.) уменьшает содержание кислорода в сплаве и предотвращает скопление легкоплавких оксидов на границах зерен.
В вольфраме технической чистоты содержание углерода ко- леблется от 0,002 до 0,03 о , что значительно выше предела растворимости, в результате чего по границам зерен возможно образование хрупких прослоек, повышающих температуру хладноломкости. Значительно меньшее влияние на свойства % оказывает И и Н, Прн содержании примесей в количестве не превышающем 0,002...
0,005 % 0„0,001... 0,004 в6 Ы„0,004... 0,005 % С пластичность вольфрама достаточно высокая. Для получения оптимальных механических и технологических свойств необходимо обеспечивать высокую чистоту по примесям внедрения, особенно по кислороду и углероду. Отожженный не- легированный % электродуговой плавки — ВВ! — имеет о, = = 1400 МПа, Структуру и свойства вольфрама можно значительно улучшить, применяя гидроэкструзию, которая способствует получению равномерной мелкозернистой структуры после отжига, значительно повышает прочность, твердость и температуру рекристаллизации. Сплавы на основе вольфрама легируют ИЬ, Та, Мо, Уг, Н1, йе,се,с идр. Сплавы на основе % делятся на однофазные — типа твердых растворов и гетерофазные, упрочненные дисперсными частицами карбидов, боридов и оксидов.
Разработка жаропрочных сплавов вольфрама связана с повышением технологической и низкотемпературной пластичности и жаропрочности. Легнрование раскисленных сплавов (до 4 ... 5 %) молибденом, рением, сопровождающееся измельчением зерна и перераспределением примесей, приводит к некоторому повышению технологической пластичности. К группе однофазных сплавов относятся сплавы систем 1((( — ХЬ И Т5( — Мо, образующие непрерывный ряд твердых растворов.
Высокопрочные деформированные сплавы системы % — ХЬ, рекомендуются для работы ) 1700 'С. При 1500 'С сплав имеет следующие свойства: о„о = 60 МПа, о,= 140 МПа и Е = 340 ГПа. Двойной сплав % с 30 % Ке при г = 1800 'С имеет а, = 143 МПа. По сравнению с другими композициями, легирование рением наряду с повышением высокотемпературной прочности способствует повышению технологической пластичности и снижению, примерно на 100 'С температуры хладноломкости. В промышленности применяется сплав ВР-27-ВП, содержащий 27 о6 ке.
К группе гетерофазных сплавов относятся сплавы системы щ — Та — С с карбидным упрочнителем. Примером этой системы является сплав ТСВ (0,2 % Та, 0,05... О,! % С, % — ост.). Упрочннтелямн являются дисперсные частицы карбида тантала ТаС и сложного карбида (Та, (лг) С. Комплексное легирование танталом и углеродом сопровождается сильным измельчением зерен, повышением технологичности, так как углерод дополнительно рас- о агина Фа т еюр кисляет сплав. Повышается также примерно на 300 'С и температура рекристаллизацни.
Перспективными являются сплавы гав вольфрама, легированные Ег, Н1, г!Ь, г В и С. При г = !649 'С их прочность гог в 3... 5 раз выше прочности нелегированного %, о, = 540 ... 560 МПа; гав в 3 ... 4 раза больше, чем у вольфрама и их длительная прочность. Для упрочнения вольфрама используют, наряду с карбидами, тугоплавкие Рис. !5к длнтвльнви прочоксиды н нитриды. Наиболее изучен! ! ность ивлвгиРованиого (г> н легированного 5 в4 ТЬОв (г! дисперсно-упрочненные сплавы вольфрама с добавками ТЬО„а также ТаС.
Сплавы с содержанием 0,75... 2 о6 ТЬО, (торироваиный вольфрам) более 50 лет выпускают в промышленных масштабах для электронно-вакуумной техники, получают их методом порошковой металлургии, Дисперсные частицы повышают температуру рекрнсталлизации увеличивают термоэрозионную стойкость, жаропрочность и жаростойкость. Сплавы Ю с 2 % ТЬО, имеет о((555 = 20 МПа. На рис. 162 приведена длительная прочность при !480 'С не- легированного вольфрама и вольфрама, упрочненного ТЬО, (2 о ). Дисперсные фазы ЧвО„Н!О„ХРО„А1вО„введенные в вольфрам, повышают теплоэрозионную стойкость сопел по сравнению с соплами из спеченного вольфрама. При разработке дисперсно-упрочненных сплавов вольфрама применяются методы внутреннего азотирования, обеспечивающие более высокую дисперсность упрочняющих фаз.
Дисперсно-упрочненныесплавы вольфрама в виде тонкой проволоки применяются в качестве армирующих волокон для изготовления композиционных материалов. Спеченный пористый вольфрам. Условия эксплуатации ракетных сопел требуют использования комбинированного материала значительной прочности, способного противостоять напряжениям, возникающим в процессе работы, обладать достаточной охлаждающей способностью за счет выпотевания, позволяющего поддерживать температуру изделия ниже температуры плавления вольфрама.
Для этого применяют спеченный вольфрам с контролируемой плотностью и пористостью (- 75 % от теоретической), пропитанный низкоплавким металлом, который, испаряясь в процессе работы, охлаждает сопло. Для пропитки используют медь (1„ = 1080, г,и, = 2600 'С) и серебро (г, = 960, Г„и„ = 2210 'С). Пропитка медью и серебром повышает теплопроводность и электропроводность вольфрамовой матрицы. При огневых испытаниях двигателей сопла, изготовленные из вольфрама, пропитанного серебром, обнаружена более высокая стойкость.
Пористый вольфрам, пропитанный серебром и медью, применяется в электротехнической и электронной отраслях техники, а также для подшипников в космических летательных аппаратах. Вольфрам и его сплавы используют при 1800... 2000 'С на длительный ресурс и кратковременно до 2500... 2700 'С. Вольфрамовые сплавы применяются для изготовления сопел ракетных двигателей, нонусов ракет, деталей топливных элементов в атомных установнах, катодов термоэмиссионных преобразователей, анодов плазменных двигателей, газовые рули. Хром в сплавы ва ого освово Исключительно высокая стойкость хрома к окислению вплоть до 1000... 1050 'С, которая еще может быть увеличена при легировании небольшими количествами РЗЭ, в сочетании с высокими механическими характеристиками, относительно малой плотностью, высоким модулем упругости и значительными сырьевыми ресурсами обусловливает интерес к нему нак н основе для создания жаропрочных сплавов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
