Выдающиеся достижения аэрокосмической промышленности неотделимы от развития и прорывов в области технологий аэрокосмических материалов. Высокая высота полёта, высокая скорость и высокая манёвренность истребителей требуют от конструкционных материалов самолёта обеспечения достаточных требований к прочности и жёсткости. Материалы двигателей должны отвечать требованиям стойкости к высоким температурам, поэтому основными материалами являются жаропрочные сплавы и композитные материалы на основе керамики.
Обычная сталь размягчается при температуре выше 300 °C, что делает её непригодной для использования в условиях высоких температур. Для повышения эффективности преобразования энергии в тепловых двигателях требуются всё более высокие рабочие температуры. Разработаны высокотемпературные сплавы для стабильной работы при температурах выше 600 °C, и эта технология продолжает развиваться.
Жаропрочные сплавы являются ключевыми материалами для авиакосмических двигателей. По основным элементам сплава они делятся на жаропрочные сплавы на основе железа и никеля. Жаропрочные сплавы используются в авиадвигателях с момента их создания и являются важными материалами для их производства. Уровень производительности двигателя во многом зависит от уровня производительности жаропрочных сплавов. В современных авиадвигателях жаропрочные сплавы составляют 40-60 процентов от общей массы двигателя и в основном используются для четырёх основных компонентов горячей части: камер сгорания, направляющих, лопаток и дисков турбин, а также для таких компонентов, как магазины, кольца, камеры сгорания заряда и хвостовые сопла.
(Красная часть диаграммы показывает высокотемпературные сплавы)
Жаропрочные сплавы на основе никеля Обычно он работает при температуре выше 600 °C в условиях определённого напряжения, обладает не только хорошей стойкостью к высокотемпературному окислению и коррозии, но и высокой жаропрочностью, пределом ползучести и усталостной прочностью. В основном используется в аэрокосмической и авиационной промышленности в условиях высоких температур, в качестве конструкционных элементов, таких как лопатки авиационных двигателей, диски турбин, камеры сгорания и т. д. В зависимости от технологии производства, никелевые жаропрочные сплавы подразделяются на деформируемые, литейные и новые жаропрочные сплавы.
С ростом рабочей температуры жаропрочных сплавов, увеличением содержания упрочняющих элементов в сплаве и усложнением его состава некоторые сплавы могут использоваться только в литом состоянии и не поддаются горячей деформации. Более того, увеличение содержания легирующих элементов приводит к тому, что сплавы на основе никеля затвердевают с существенной сегрегацией компонентов, что приводит к неоднородности структуры и свойств.Использование процесса порошковой металлургии для производства высокотемпературных сплавов может решить вышеуказанные проблемы.Благодаря малым частицам порошка, быстрому охлаждению порошка, устранению сегрегации, улучшенной горячей обрабатываемости исходный литейный сплав превращается в горячеобрабатываемые жаропрочные сплавы, улучшаются предел текучести и усталостные свойства, получен новый способ получения порошкового жаропрочного сплава для производства сплавов повышенной прочности.
Время публикации: 19 января 2024 г.