www.mexanik.ru

ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

Предлагаемая читателю книга написана известным швейцарским ученым, руководителем исследовательского центра фирмы «Brown Boveri» Г. X. Гессингером.

В книге систематизированы и обобщены результаты исследований, показано практическое использование этой быстро развивающейся технологии применительно к авиационному газотурбостроению. Она состоит из четырех частей, содержание которых охватывает наиболее актуальные вопросы разработки порошковых жаропрочных сплавов.

В части I книги, вводной по своему характеру, дается краткое описание состояния и перспектив развития исследований в области жаропрочных сплавов на основе Ni, Fe и Со. Автор отмечает, что возникновение порошковой металлургии жаропрочных сплавов было вызвано трудностями традиционной технологии, связанными с дендритной и зональной ликвациями в слитках. Однако первые попытки получить жаропрочные сплавы методами порошковой металлургии с использованием механических смесей порошков, их холодного прессования и спекания не дали положительных результатов из-за высокой остаточной пористости материала. Конкурентоспособность порошковых сплавов обеспечивает технология, базирующаяся на высокочистых распыленных порошках, переработке их в среде инертного газа с последующим горячим прессованием. Такая технология используется в настоящее время для производства дисков газовых турбин фирмами «General Electric», «Pratt and Whitney», «Rolls-Royce».

В части II книги обсуждаются технологические проблемы получения дисперсионнотвердеющих никелевых жаропрочных сплавов. Для читателей будет полезен краткий обзор современных способов получения, сепарации и контроля качества распыленных порошков, включающий сведения по диспергированию расплавов с использованием сверхбыстрого охлаждения (RSR) как наиболее перспективного процесса. Рассматриваются также различные модели механизма высокотемпературного компактирования порошков под давлением.

Для порошковых жаропрочных сплавов, в отличие от литейных, особое значение приобретает термомеханическая обработка, поскольку эксплуатационные свойства сплавов тесно связаны со структурой исходных порошков и режимами их деформации при компактировании и формоизменении. Автором подробно изложены вопросы, касающиеся указанной проблемы, в частности, обсуждаются способы получения крупнозернистых структур из исходных мелкозернистых, формирование структур типа «ожерелье».

Подробно рассматриваются механические свойства порошковых жаропрочных сплавов с учетом особого значения для этих сплавов газовых примесей, прежде всего кислорода, специфики выделения карбидных фаз, роли малых добавок легирующих элементов. Экспериментальный материал, его анализ дают возможность читателю оценить влияние легирующих добавок и технологических факторов на примере кратковременных и длительных механических свойств таких сплавов, как Astroloy, Rene 95, Udimet 700. Представляет интерес обсуждение механических свойств сплавов систем Ni—Mo—Al, Ni—Cr—Al из порошков, полученных при сверхбыстрой кристаллизации. Сплавы подобного типа считаются перспективными для изготовления охлаждаемых рабочих лопаток газовых турбин.

В этой же части книги обсуждаются вопросы высокотемпера­турной мало- и высокоцикловой усталости порошковых сплавов, условия образования и роста усталостных трещин.

В специальной литературе часто указывается на трудность обнаружения дефектов в изделиях сложной формы из жаропрочных сплавов методами неразрушающего контроля. Однако сведений по таким методам опубликовано мало. Данная книга восполняет этот недостаток.

Часть III посвящена дисперсноупрочненным (оксидами) жаропрочным сплавам. В связи с этим кратко рассмотрены механизмы упрочнения дисперсными включениями, роль текстур и неравноосной формы зерна.

Среди технологических приемов получения дисперсноупрочненных сплавов предпочтение обоснованно отдается способу «механического легирования», который имеет наименьшие ограничения по химическому составу используемых композиций.

Для дисперсноупрочненных сплавов первостепенное значение при формировании прочностных свойств имеют термомеханическая обработка и выбор режимов рекристаллизации. Эти вопросы, включая зонный отжиг, рассмотрены достаточно подробно, они близки автору как исследователю, специализирующемуся в данной области. Кратковременные, длительные и усталостные свойства дисперсноупрочненных сплавов анализируются в сопоставлении со свойствами жаропрочных сплавов, полученных методами литья и направленной кристаллизации. Особый интерес представляют данные по усталостным испытаниям дисперсно­упрочненных сплавов и анизотропии их механических свойств.

В заключительной части IV книги обсуждаются технологические проблемы сварки и пайки порошковых жаропрочных сплавов, использование этих процессов при изготовлении деталей и создании конструкций для газовых турбин.

Характерной особенностью сварки плавлением является падение прочностных и пластических свойств жаропрочных сплавов в зоне сварного шва, что связано с отклонениями от номинального состава и перераспределения фаз за счет образования литой зоны и зоны термического влияния Аналогичные проблемы возникают и при сварке плавлением порошковых упрочненных у'-фазой сплавов. Сплавы, упрочненные оксидами, при сварке плавлением теряют присущую им высокую жаропрочность. Неслучайно поэтому внимание исследователей в последние годы привлекают такие методы соединения жаропрочных сплавов, как диффузионная и инерционная сварки. Указанные тенденции в развитии технологии соединения жаропрочных сплавов нашли отражение и в книге Г. X. Гессингера.

Не все из того широкого круга вопросов, которые затронуты в книге, освещены с одинаковой полнотой. По-видимому, это и невозможно сделать в объеме предлагаемой читателю книги. При необходимости читатель может воспользоваться литературой по интересующей его проблеме, достаточно полный список которой приведен в конце книги.

Следует отметить, что некоторые вопросы, рассматриваемые в книге, более подробно изложены в книгах советских специалистов К. И. Портного, Б. Н. Бабича, И. Л. Светлова «Композиционные материалы на никелевой основе», А. Ф. Белова, Н. Ф. Аношкина, О. X. Фаткуллина «Структура и свойства гранулируемых никелевых сплавов».

В целом книга Г. X. Гессингера дает достаточно полное представление о материаловедческих и технологических проблемах создания порошковых жаропрочных сплавов, иллюстрирована конкретными примерами использования этих сплавов в конструкциях газотурбинных двигателей.

Книга будет полезна не только научным сотрудникам и инженерам, специализирующимся в области порошковой металлургии, но и более широкому кругу исследователей, работающих над современными проблемами материаловедения.

Докт. техн. наук Ю. В. Манегин
Канд. физ.-мат. наук В. Н. Плечев

Назад, на страницу описания