Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Царство жаростойких материалов

<< Предыдущая страница <<   ||  Оглавление   ||   >> Читать дальше >>

Современный авиационный реактивный двигатель является выдающимся творением техники. 15 000 об/мин делает вал его компрессора. Бешеные центробежные силы стремятся вырвать лопатки. Температура в камере сгорания более 1 500 °С. Здесь царство жаростойких материалов - последнего достижения в этой отрасли металлургии.

Однако современная техника требует еще более прочных материалов. Например, повышение экономичности агрегатов в теплотехнике сейчас зависит от металлургов. Советские конструкторы разработали проекты турбин мощностью 600 и 800 тыс. кВт и даже 1 млн. кВт. Они заявляют, что если металлурги решат проблему создания соответствующих жаростойких материалов, то вполне реальна задача создания газовой турбины с начальной температурой пара 1 200 - 1 400 °С. Это дало бы возможность повысить к.п.д. турбины на 8 - 10 %.

Жаропрочные стали и сплавы в настоящее время изготовляют на железной, никелевой и кобальтовой основах с присадками хрома и других легирующих элементов, которые при высоких температурах дают большую прочность. Особенно широкое применение эти сплавы получили в течение последних 20 - 25 лет в связи с развитием газовых турбин различного назначения. Сплавы применяют при изготовлении многих деталей газовых турбин реактивной авиации, в судовых газотурбинных установках, при перекачивании нефти и газопродуктов, в аппаратуре крекинг-установок, в нагревательных металлургических печах и т.п.

До 1941 г. в нашей стране выплавляли всего около двадцати марок нержавеющих, окалиностойких и жаропрочных сталей и только три марки сплавов на никелькобальтовой основе. В послевоенные годы была освоена металлургия жаропрочных сплавов на никелевой основе.

Для деталей, работающих при очень высоких температурах в течение короткого времени в ракетах, управляемых снарядах, космической аппаратуре, разработаны жаропрочные материалы на основе тугоплавких металлов, неметаллических соединений и комбинации неметаллических материалов с металлами.

Жаростойкие детали изготовляют также из смеси соединений и металлов, но основой является металл, а соединения при этом распределяются в его объеме более или менее равномерно в виде дисперсных частиц. Впервые такие смеси были изготовлены с добавкой 0.5 - 20 % окиси алюминия. Теперь такие смеси изготовляют на основе различных металлов.

Американский инженер Р. Смит заявил, что металлы будущего могут оказаться «составными», т.е. состоящими из мельчайших шариков металлов с более низкой температурой плавления, вкрапленных в жаростойкие металлы. Составные металлы подобного рода обеспечат достаточную ковкость для придания изделию необходимой формы, будут значительно более прочными и менее хрупкими. Эти свойства сохранятся и при высоких температурах.

В Центральном научно-исследовательском институте технологии машиностроения получена новая жаростойкая сталь, не поддающаяся коррозии. Профессор А. В. Рябчиков сообщил, что новая марка стали найдет широкое применение для изготовления оборудования, работающего в агрессивной газовой среде и при температурах до 1 100 °С. Эта сталь в 10 - 15 раз долговечнее так называемой аустенитной хромоникелевой стали, которую сейчас используют в промышленности. Она легко куется, штампуется, сваривается и дешевле аустенитной стали, так как не содержит дефицитного никеля.

Говоря о путях дальнейшего повышения жаропрочности металлов, академик Н. М. Жаворонков отмечает, что традиционные работы по жаропрочным сталям должны быть дополнены фундаментальными исследованиями сплавов и материалов на основе хрома, элементов «большой четверки» - молибдена, вольфрама, ниобия и тантала, а также рения. Нужно шире использовать в качестве жаропрочных материалов окислы металлов - циркония, церия, тория, гафния, карбиды, нитриды, бориды, силициды и др. Например, углеродсодержащий неорганический полимер - сополимер карбидов титана и гафния обладает сверхтугоплавкостью. Он плавится лишь при температуре 4 215 °С. При такой температуре даже вольфрам превращается в жидкость и растекается, как вода.

<< Предыдущая страница <<   ||  Оглавление   ||   >> Читать дальше >>

Использована публикация:
Мезенин Н.А. Занимательно о железе. М. "Металлургия", 1972. 200 с.
стр. 156 - 158.

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)