|
|
|
Навигация
|
СтойкостьВ серии сравнительных исследований была установлена сложная природа окисления четырех суперсплавов и определена их противоокислительная стойкость в зависимости от времени, температуры, содержания алюминия и хрома, содержания тугоплавких элементов, метода испытаний (сравнивали результаты при статическом и динамическом нагружении, изотермическом и циклическом тепловом режиме). Сравнение показало, что стойкость против изотермического и циклического окисления в диапазоне 900-1100 °С обычно была превосходной у сплавов В-1900 и NASA-TRW VIA, средней у IN-713C и плохой у IN-738X. Например, у первых двух сплавов после 100 окислительных циклов при 1100 °С обшее поверхностное повреждение в виде окисления и возникновения обедненных зон распространилось на глубину всего лишь около 0,025 мм. У сплава IN-713C оно проникло на глубину около 0,087 мм, а у сплава IN-738X - на глубину 0,317 мм. Склонность к массопотерям при изотермическом и циклическом окислении носила тот же характер. Корреляция между химическим составом сплавов, содержанием оксидных фаз и противоокислительной стойкостью в обобщенном виде представлена на рис. Можно видеть, что образование оксидов. 
Перемены в характере окисления, связанные с изменением длительности, температуры или цикличности окислительного воздействия, трудно обобщить применительно ко всем сплавам и условиям эксплуатации. Нередко при 900-1000 °С или в условиях изотермического окисления преимущественно образуются окалины из AI2O3, тогда как более высокие т.емпе-ратуры (1100 °С) или циклическое окисление способствуют формированию окалин в виде NiO, NiCr204 и СгОз. С течением времени содержание в окалине ее главных компонентов монотонно возрастает. Исключением служит сплав IN-738X, у которого рост окалины CrOj достигает Максимума, а затем отступает перед ростом окалин NiO и NiCr204. В предельном выражении это соответствует образованию несплошной отсла-иваюшейся окалины, характерному для условий циклического окисления [97]. В четырех рассмотренных случаях предпочтительно иметь высокое содержание не хрома или титана, а алюминия в сочетании с тугоплавкими металлами. Это - главная тема нашей дискуссии, к ней мы не раз обратимся при рассмотрении роли химического состава сплавов. Однако следует подчеркнуть, что все упомянутые закономерности следует принимать с большей осторожностью, избегая неоправданных обобщений. В полной мере характер окисления промышленных суперсплавов определяется не только каждым элементом в отдельности, но и совокупным влиянием множества сложных реакций между этими элементами.  Сплав Влияние изменений в содержании нескольких элементов Модельные сплавы (Статистические исследования). Взаимодействие между множеством легирующих элементов занимает определенное место в том подлинном механизме, посредством которого химический состав сложных суперсплавов влияет на характер их окисления. Пока это взаимодействие остается за пределами нашего понимания. Между тем стойкость к циклическому окислению можно скоррелировать с систематическим совокупным изменением в содержании множества элементов; этому посвящены два углубленных исследования, выполненных на статистической основе. В первом исследовании для содержания семи элементов задано два уровня; во втором - содержание пяти элементов варьировали на пяти уровнях, так что общее количество исследованных композиций составило примерно 100. Для каждого сплава "расход" металла характеризовали параметром К, учитывающим и рост, и отслоение окалины. Применяя множественный линейно-регрессионный анализ, получали уравнения для связи с химическим составом каждого сплава. Проникнуть в суть явления помогает ранжирование сплавов по численным характеристикам от лучших к худшим, а также выявление соответствующих тенденций в совокупном химическом составе сплавов [104]. Один из примеров такого ранжирования дан обобщенно в табл. 11.3. В части (а) сплавы сгруппированы по противоокислительной стойкости, показаны средние значения стойкости и содержания легирующих элементов, а также выделены значения, характеризующие статистически состоятельные тенденции. Этот способ позволил продемонстрировать, что все наилучшие группы отличаются высоким содержанием алюминия. Видно также, что стойкость снижается на порядок, если содержание алюминия занижено. В части (б) сосредоточены особые сплавы; они отобраны, чтобы продемонстрировать крайние случаи в отношении стойкости либо в отношении химического состава. Взятые вместе данные этих двух работ позволяют сделать следующие выводы: 1. Высокое содержание алюминия (6 %) наиболее важный фактор для достижения хорошей противоокислительной стойкости; 2. Высокое содержание хрома (15 %) не всегда требуется для достижения хорошей противоокислительной стойкости; 3. Высокое содержание хрома (15 %) не может компенсировать низкое (2-4 %) содержание алюминия; 4. Присутствие тантала (3-9%) характерно для наилучших комбинаций легирующих элементов и наилучших сплавов; 5. Низкое содержание титана (<2 %) отмечено у большинства сплавов с хорошей противоокислительной стойкостью. Ранжирование модельныж сплавов по стойкостж к циклическому окислению
Основная особенность ("тенденция") Высокое содержание А! и Та Высокое содержание А1, Та и Мо Высокое содержание А! Серединный состав, 8 дублей (плавок) Низкое содержание А1, высокое -Сг Низкое содержание А1 и Сг
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |