Перспективные металлы. Структура с исключительной прочностью, жаростойкостью и устойчивостью к коррозии

Страницы работы

11 страниц (Word-файл)

Содержание работы



Перспективные металлы

С помощью новых технологических методов можно создать металлы с такой кристаллической структурой, которая придаст им исключительно высокие прочность, жаростойкость и антикоррозионные свойства


БЕРНАРД Х. КИР

ме-

легкоплавкими или способными вы-

талла. Сплавление металлов, т. е. до-

держивать крайне высокие темпера-

бавление в один металл атомов

туры. Как ни парадоксально, но

какого-либо другого металла, изме-

свойства металлов можно улучшить,

НЯеТ характер сопряжения атомных

подвергая их различным воздействи-

плоскостей, зачастую увеличивая

ям: деформируя металл, его можно

прочность материала. Так, бронза

сделать тверже; подвергая нагреву, —

оказывается прочнее и меди, и олова,

менее склонным к потере прочности

обоих компонентов сплава.

при высоких температурах. Ключ к

В 30-х годах исследователи начали

получению металлов с такими свойст-

понимать, что все наблюдаемые у ме-

вами лежит в придании им определен-

таллов свойства нельзя объяснить на-

ной кристаллической структуры.

личием у них идеальной кристалли-

Атомы в металле плотно упакова-

ческой решетки. Действительно, сей-

ны, подобно уложенным в коробке

час вполне очевидно, что дефекты ре-

шарикам. Аналогично, атомы стре-

плетки — места, в которых наруша-

мятся образовать тесно прилегающие

ется сопряжение атомных плоско-

ЕТАЛЛЫ могут быть хрупки- плоскости. Характер такого сопряжеми или легкодеформируемы- ния плоскостей определяет многие ми, твердыми или мягкими, механические свойства данного

АТОМ

ПРОЧНОСТЬ НИКЕЛЬ-АЛЮМИНИЕВЫХ СУПЕРСПЛАВОВ определяется совокупностью кристаллов одной фазы, внедренных в матрицу другой. Кубические кристаллы, видимые на микроснимке слева, состоят из 7'-фазы сплава никель—алюминий. Они образованы «элементарными ячейками», имеющими упорядоченную гранецентрированную кубическую структуру (вверху слева ), в которой атомы алюминия и никеля занимают определенные места в кристаллической решетке. Окружающая их матрица представляет собой т-фазу (вверху справа), которая также имеет гранецентрированную кубическую структуру, но неупорядоченную: атомы каждого элемента могут занимать любую позицию. Упорядоченная структура т'-кубоидов оказывает большое сопротивление деформации, упрочняя суперсплав. Соотношение элементов в представленном суперсплаве таково, что на три части никеля приходится приблизительно одна часть алюминия. Микроснимок сделан Д. Пирсоном в лаборатории материало-

стей, — играют доминирующую роль в объяснении таких свойств металлов, как пластичность, хрупкость и их поведение при высоких температурах. В последние годы металловеды, основываясь на имеющемся опыте, разработали новое поколение перспективных металлических сплавов. Для их создания исследователи осознанно управляли сложной структурой дефектов и неоднородностей кристаллической решетки металлов.

Появление перспективных металлов символизирует перелом в развитии металлургии. В прошлом металловеды для выбора наилучших композиций сплавов и соответствующих технологических операций полагались на метод «проб и ошибок»; теперь же возможно «конструирование» сплавов на основе технологических процессов, базирующихся на глубоком знании микроструктуры и микромеханики.

м

НОГИЕ из ныне используемых перспективных металлов были специально разработаны с определенной целью: для использования в авиационных газотурбинных или турбореактивных двигателях. Детали газотурбинного двигателя подвержены разного рода воздействиям: высоким температурам, газовой коррозии, вибрации, большим механическим напряжениям из-за действия центробежных сил, а также множеству других нагрузок. Двигатель заводится, ускоряется, тормозится и останавливается при каждом взлете и посадке самолета. Неоднократное повторение этого цикла может привести к разновидности усталости, называемой малоцикловой усталостью, подобно тому как, сгибая и разгибая проволоку, можно сломать ее из-за «металлической усталости».

Развитие перспективных металлическ±х сплавов является важным ускоряющим фактором в совершенст-


ведения фирмы United Technologies Research Center. Образец увеличен при- вовании турбореактивных двигатемерно в 140 тыс. раз.      лей. Конструктивные особенности

99


Похожие материалы

Информация о работе