Перспективные металлы. Структура с исключительной прочностью, жаростойкостью и устойчивостью к коррозии, страница 10

Существует несколько методов получения быстроохлажденных сплавов. Простейший из них сверхбыстрая закалка, при которой капли расплавленного металла выбрасываются на охлаждающую поверхность. Другой метод — распыление: мелкораспыленные капли охлаждаются атмосферой исключительно холодного инертного газа. Фирма Pratt Whitпеу разработала установку, в которой тонкая струя расплава падает на быстровращающийся диск, разбиваЮЩИЙ ее на капли и выбрасывающий их в холодную атмосферу. С помощью этого метода получают мелкодисперсные порошки быстроохлажденного сплава, которые затем спрессовываются путем горячей экс трузии, и в результате образуется абсолютно однородный продукт. беneral Electric Сотрапу объединила плавление, прессование и формовку в единый процесс, в котором с помощью плазменного факела быстроохлажденный сплав используется в качестве тонкого покрытия деталей. Осажденный сплав хорошо противостоит термической усталости, что делает его идеальным покрытием для деталей камеры сгорания газотурбинного двигателя.

В одном из наиболее универсальных методов быстрого охлаждения используются лазеры с высокой плотностью энергии. Лазерный луч, быстро проходящий по поверхности материала, образует тонкие слои расплавленного металла. Эти слои закаливаются за счет контакта с находящимся под ним холодным материалом, не подвергшимся действию лазерного луча. С помощью этого метода можно достичь скорости охлаждения 60лее 10 млн. градусов в секунду. Преимущество этого метода (называемого «лазерным глазурированием») в том, что микроструктура поверхности металла может быть изменена без воздействия на объемную часть. Можно получать и более толстые слои быст-


НАУКИ-1986/№


розакаленного материала, выращивая их путем непрерывного нанесения на поверхность легированного порошка с одновременным воздействием на него лазером. Манипулируя лазерным лучом, можно получать достаточно сложн ые конфигурации. Потенциальные применения метода лазерного глазурирования включают упрочнение вершин турбинных лопаток и создание опорных уплотнений на вращающихся деталях.

ОСТИГ НУТ также прогресс в методах покрытия и соединения металлов. Покрытия чрезвычайно важны, поскольку они дают возможность выбрать металл, имеющий желаемые механические свойства, даже если он не совсем подходит по своей коррозионной стойкости. Новая технология соединения металлов дает возможность получать деталь путем Спайки нескольких тонких слоев в единое целое. Одно из применений этого метода — производство турбинных лопаток с воздушным охлаждением, в которых имеются небольшие каналы. Лопатки представляют собой набор тонких сегментов, каждый из которых скопирован таким образом, чтобы соответствовать определенной конфигурации каналов. Сегменты соединяюпя диффузионной пайкой, при которой между скопированными сегментами помещается тонкая пленка примерно того же состава, что и сегмент, но температура плавления ее чуть меньше. Сегменты спрессовываются в вакууме при высокой температуре, при этом связующий материал диффундирует через обе соединяемые поверхности.

Преимущества, получаемые от использования перспективных металлов и процессов, не ограничиваются повышением качества газотурбинных двигателей. Они оказали значительное влияние и на развитие множества других видов техники. Например, суперсплавы оказались весьма полезны ми в системах преобразования и гене. рирования энергии, в которых ону обеспечивают большую прочность при высоких температурах и в агрессивных средах. Такая перспективная технология, как сверхпластическая формовка, пригодна для многих целей, включая производства легких, сложных ячеистых структур высокои прочности и жесткости, необходимых для авиационных конструкций. Горячее изостатическое прессование — незаменимый вид технологии в производстве специальных сплавов для хирургических имплантаций. По мере снижения стоимости новых видов технологий сфера их применения будет становиться все более широкой. В дальнейшем достижения в области исследования перспективных металлов и процессов найдут применение даже в таких наиболее общих отраслях промышленности, как транспортное машиностроение,