P/M Low Carbon Astroloy, Supersolvus,,E FORU

### **P/M Низкоуглеродный астролог, суперсольвус** #### **Обзор** **P/M Low Carbon Astroloy, Supersolvus** — это высокопрочный сплав на основе никеля на основе порошковой металлургии (P/M), предназначенный для самых требовательных высокотемпературных применений, в первую очередь в аэрокосмической промышленности. Он представляет собой передовую эволюцию традиционной модели Astroloy, изготовленную методом литья и чеканки, оптимизированную за счет двух ключевых модификаций: 1. **Обработка порошковой металлургией (P/M): ** Сплав распыляется газом с образованием мелкого сферического порошка, который затем консолидируется с помощью горячего изостатического прессования (HIP) и/или ковки. Этот процесс устраняет макросегрегацию и неоднородность, присущие литым слиткам, в результате чего получается тонкая, однородная микроструктура с превосходными механическими свойствами и большей надежностью. 2. **Низкоуглеродистая и сверхсольвентная термообработка:** Пониженное содержание углерода сводит к минимуму образование первичных блочных карбидных фаз, которые могут стать местами зарождения трещин. Термическая обработка "Supersolvus" выполняется при температуре выше температуры гамма-прайма (γ') сольвуса, в результате чего все осадки упрочняющего γ' растворяются. При охлаждении образуется крупная, однородная структура зерна с очень мелкими внутризернистыми γ' осадками. Эта микроструктура оптимизирована для исключительного сопротивления ползучести** и **прочности на разрыв под напряжением** при высоких температурах. Эта комбинация делает его основным материалом для критически важных вращающихся компонентов в газотурбинных двигателях, где производительность при экстремальных температурах и нагрузках не подлежит обсуждению. --- #### **Химический состав (% по массе - типичный)** Состав строго контролируется, чтобы сбалансировать прочность, микроструктурную стабильность и технологичность. | Элемент | Содержание (%) | | :--- | :--- | | **Никель (Ni)** | **Баланс** | | **Кобальт (Co)** | **15,0 - 17,0** | | **Хром (Cr)** | **14,0 - 16,0** | | **Молибден (Mo)** | **4,5 - 5,5** | | **Алюминий (Al)** | **3,5 - 4,5** | | **Титан (Ti)** | **3,0 - 4,0** | | **Углерод (C)** | **≤ 0,03 (с низким содержанием углерода)** | | **Бор (Б)** | **0,020 - 0,040** | | **Цирконий (Zr)** | **0,020 - 0,040** | * ** Алюминий и титан: ** Образуют первичную фазу упрочнения, Ni₃(Al,Ti), известную как **гамма-прайм (γ')**. Высокая совокупная объемная доля γ' отвечает за замечательную термостойкость сплава при высоких температурах. *Кобальт:** Увеличивает температуру раствора γ, что позволяет повысить температуру термообработки и повысить прочность при высоких температурах. * ** Хром: ** Обеспечивает стойкость к окислению и горячей коррозии. * **Молибден:** Обеспечивает упрочнение твердого раствора. ** ** Бор и цирконий: ** Эти элементы разделяются до границ зерен, улучшая прочность и пластичность границ зерен, что увеличивает срок службы при ползучести и разрыве под напряжением. --- #### **Физические и механические свойства** В следующей таблице представлены основные свойства P/M Low Carbon Astroloy после термообработки Supersolvus. | Собственность | Значение / Описание | | :--- | :--- | | **Плотность** | ~8,0 г/см³ | | **Диапазон плавления** | ~1330 - 1360 °C (2425 - 2480 °F) | | **Гамма Прайм (γ') Солвус** | ~1160 - 1180 °C (2120 - 2155 °F) | | **Теплопроводность** | Низкий, характерный для жаропрочных сплавов на основе никеля (~11 Вт/м·К при 20°C) | | **Средний коэффициент теплового расширения** | ~13,5 мкм/м·°C (20-1000°C) | | **Прочность на разрыв (RT)** | ~1500 - 1650 МПа | | **Предел текучести (смещение 0,2%, RT)** | ~1250 - 1400 МПа | | **Относительное удлинение (RT)** | ~10 - 20% | | **Прочность на разрыв при ползучести** | **Превосходно.** Способен выдерживать высокие нагрузки в течение длительного времени при температурах до 815°C (1500°F)** и выше. | --- #### **Основные характеристики и применение** **Ключевые характеристики:** 1. ** Исключительная прочность при высоких температурах: ** Предлагает одно из самых высоких сочетаний свойств растяжения, ползучести и разрыва под напряжением среди коммерчески доступных дисковых сплавов. 2. **Тонкая, однородная микроструктура:** Процесс P/M обеспечивает равномерное распределение легирующих элементов и осадков γ, что приводит к стабильной и предсказуемой производительности. 3. **Крупнозернистая структура (суперсольвус):** Крупнозернистые зерна, образующиеся при термообработке сверхсольвусом, оптимальны для сопротивления деформации ползучести, которая является критическим режимом отказа для турбинных дисков. 4. ** Улучшенная устойчивость к повреждениям: ** Процесс P/M и контролируемая микроструктура уменьшают наличие дефектов, повышая сопротивление началу усталости. **Типичные области применения:** Этот сплав используется исключительно для наиболее важных вращающихся компонентов в высокопроизводительных газотурбинных двигателях: * **Диски турбин высокого давления (диски/роторы HPT):** Основное применение, где диск работает в условиях экстремальных центробежных нагрузок и высоких температур. * **Диски компрессора (задние ступени):** В самых высокотемпературных ступенях компрессорной секции. * ** Турбинные катушки и ступицы: ** Другие критически важные вращающиеся структуры в горячей части двигателя. * ** Роторы со встроенными лопастями (IBR или Blesc):** Где лопасти и диск изготавливаются как единое целое из этого высокоэффективного материала. --- #### **Международные стандарты** Являясь запатентованным высокоэффективным аэрокосмическим сплавом, P/M Low Carbon Astroloy, как правило, регулируется проприетарными спецификациями материалов от производителей двигателей (например, GE, Rolls-Royce, Pratt & Whitney) и аэрокосмических консорциумов. Тем не менее, он связан с несколькими всеобъемлющими стандартами. | Стандартный тип | Обозначение | Описание | | :--- | :--- | :--- | | **Спецификация материалов для аэрокосмической промышленности (AMS)** | **АМС 7952** | Этот стандарт предназначен для порошка из суперсплава, никелевой основы, 55Ni - 15Cr - 16Co - 4Mo - 4Al - 3.5Ti, вакуумного распыления", который является порошковым предшественником для Astroloy. | | **Спецификация материалов для аэрокосмической промышленности (AMS)** | **АМС 7850** | Охватывает обычную (с более высоким содержанием углерода) форму UNS N13017. Вариант P/M Low Carbon представляет собой явную эволюцию. | | **Номер UNS** | **UNS N13017** | Это число обычно ассоциируется со стандартным составом Astroloy. Версия "Low Carbon, P/M" является специфическим подмножеством. | | **Технические характеристики производителя** | **Разное** | Окончательные требования к обработке и свойствам обычно подробно описаны в собственных спецификациях производителя оригинального оборудования (OEM), которые контролируют производство порошка, HIPing, ковку и параметры термообработки. | --- #### **Резюме** Подводя итог, можно сказать, что **P/M Low Carbon Astroloy, Supersolvus** является ведущим материалом в мире суперсплавов на основе никеля для компонентов вращающихся двигателей. Его разработка с помощью порошковой металлургии и усовершенствованной термообработки сверхсольвус напрямую удовлетворяет потребность в улучшенном микроструктурном контроле и превосходных высокотемпературных механических свойствах. Несмотря на сложность и дороговизну обработки, его непревзойденная прочность на ползучесть и разрыв при температурах около 815 °C делает его пригодной технологией для турбинных секций высокого давления современных военных и перспективных коммерческих реактивных двигателей, обеспечивая более высокие рабочие температуры и повышенную эффективность.

Упаковка Стандартная упаковка: Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 3199 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.