Рене 95 Суперсплав на основе никеля, E FORU

### **René 95 Суперсплав на основе никеля** #### **Обзор** **René 95** — это высокопрочный суперсплав на основе никеля на основе порошковой металлургии (P/M)**, разработанный для критически важных высокотемпературных вращающихся компонентов в газотурбинных двигателях. Это был один из первых суперсплавов, который был коммерчески произведен в основном методом P/M, что было необходимо для достижения очень высокой объемной доли упрочняющих фаз без строгой сегрегации, присущей традиционному литью. Сплав разработан для обеспечения исключительного сочетания **предельной прочности** и **сопротивления ползучести** при температурах примерно до 650°C (1200°F). Его высокая прочность обусловлена сложной микроструктурой, содержащей высокую плотность мелкодисперсных гамма-праймов (γ'), достигаемую за счет контролируемого процесса термообработки. René 95 обычно обрабатывается с помощью **Горячего изостатического прессования (HIP)** и часто с последующей изотермической штамповкой, и используется в условиях **"прямая выдержка"** для максимизации прочности. --- #### **Химический состав (% по массе - типичный)** Состав René 95 высоко оптимизирован для прочности, со значительными добавлениями гамма-прайм-формеров. | Элемент | Содержание (%) | | :--- | :--- | | **Никель (Ni)** | **Баланс** | | **Кобальт (Co)** | **8,0** | | **Хром (Cr)** | **14,0** | | **Молибден (Mo)** | **3,5** | | **Вольфрам (Вт)** | **3,5** | | **Алюминий (Al)** | **3,5** | | **Ниобий (Nb)** | **3,5** | | **Титан (Ti)** | **2,5** | | **Углерод (C)** | **0,05 - 0,15** | | **Бор (Б)** | **0.01** | | **Цирконий (Zr)** | **0.05** | **Алюминий, ниобий, титан:** Первичные образователи упрочняющей **гамма-простой (γ')** фазы (Ni₃(Al, Ti, Nb)). Комбинированное содержание приводит к очень высокой объемной доле γ', что является ключом к его высокой прочности. * **Кобальт: ** Повышает температуру раствора γ и обеспечивает упрочнение твердого раствора. * ** Хром: ** Обеспечивает стойкость к окислению и горячей коррозии. ** Молибден и вольфрам: Мощные твердотельные упрочнители раствора в гамма-матрице. * ** Углерод, бор, цирконий: ** Эти элементы разделяются на границах зерен, образуя карбиды и бориды, которые улучшают прочность и пластичность границ зерен, увеличивая срок службы при ползучести и разрыве под напряжением. --- #### **Физические и механические свойства** В следующей таблице представлены основные свойства René 95 в его типичном для HIP + термообработанном состоянии. | Собственность | Значение / Описание | | :--- | :--- | | **Плотность** | ~8,3 г/см³ | | **Диапазон плавления** | ~1330 - 1360 °C (2425 - 2480 °F) | | **Гамма Прайм (γ') Солвус** | ~1160 °C (2120 °F) | | **Теплопроводность** | Низкий, характерный для жаропрочных сплавов на основе никеля (~11,5 Вт/м·К при 100°C) | | **Средний коэффициент теплового расширения** | ~12,9 мкм/м·°C (20-1000°C) | | **Прочность на разрыв (RT)** | **Экстремально высокая,** ~1650 МПа (240 ksi) | | **Предел текучести (смещение 0,2%, RT)** | **Экстремально высокая,** ~1350 МПа (195 ksi) | | **Относительное удлинение (RT)** | ~10 - 16% | | **Прочность на разрыв при ползучести** | **Отлично.** Способен выдерживать очень высокие нагрузки при температурах до **650°C (1200°F)**. | --- #### **Основные характеристики и применение** **Ключевые характеристики:** 1. **Сверхвысокая прочность:** René 95 обладает одним из самых высоких уровней прочности среди поликристаллических сплавов на основе никеля, что является его определяющей характеристикой. 2. ** Обработка порошковой металлургией: ** Процесс P/HIP (порошковое/горячее изостатическое прессование) необходим для достижения химически однородной и мелкозернистой микроструктуры, свободной от грубой сегрегации, что обеспечивает высокое содержание легов. 3. ** Прямое старение: ** Обычно используется в состоянии «прямого старения» после HIP или ковки, что включает в себя высокотемпературную обработку раствором с последующим многоступенчатым процессом старения для осаждения мелкого и плотного распределения частиц γ. 4. ** Хороший баланс свойств: ** Несмотря на оптимизацию по прочности, он сохраняет достаточную пластичность, вязкость разрушения и сопротивление ползучести для предполагаемых применений. **Типичные области применения:** René 95 используется исключительно для наиболее критически нагруженных вращающихся компонентов газотурбинных двигателей, где выход из строя невозможен: * **Диски турбин высокого давления (диски/роторы HPT):** Его основное применение. Эти диски работают под огромным центробежным напряжением при повышенных температурах. * **Диски компрессора (задние ступени):** Используются в ступенях компрессора с высоким давлением и высокой температурой. * ** Катушки и ступицы турбины: ** Другие вращающиеся детали с высокой степенью надежности в горячей части двигателя. * **Роторы со встроенными лопастями (IBR или Blesc):** Где диск и лопасти изготавливаются как единый компонент из этого высокопрочного материала. --- #### **Международные стандарты** Будучи запатентованным высокоэффективным аэрокосмическим сплавом, René 95 регулируется строгими спецификациями на собственные материалы от производителей двигателей (например, GE, Rolls-Royce). Тем не менее, на него распространяются ключевые спецификации аэрокосмических материалов, которые определяют его требования к химическим и технологическим веществам. | Стандартный тип | Обозначение | Описание | | :--- | :--- | :--- | | **Спецификация материалов для аэрокосмической промышленности (AMS)** | **АМС 7852** | Это основной руководящий стандарт для «Порошка из суперсплава, никелевая основа, 62Ni - 14Cr - 8Co - 3,5Mo - 3,5Nb - 3,5W - 2,5Ti - 3,5Al, вакуумное распыление», который является порошковым предшественником для René 95. | | **Спецификация материалов для аэрокосмической промышленности (AMS)** | **-** | Консолидированный продукт (поковки, заготовки HIP) обычно контролируется более конкретными технологическими спецификациями от OEM-производителей, часто ссылающимися на AMS 7852 для качества порошка. | | **Технические характеристики производителя** | **Различные (для OEM)** | Окончательные требования к обработке, термообработке и окончательным свойствам подробно описаны в собственных спецификациях OEM. Они имеют решающее значение для обеспечения соответствия материала строгим стандартам производительности и безопасности полетов. | --- #### **Резюме** Подводя итог, можно сказать, что René 95** — это знаковый сверхвысокопрочный суперсплав на основе никеля, коммерциализация которого стала возможной благодаря технологии порошковой металлургии. Его исключительно высокая прочность, полученная за счет высокой объемной доли гамма-простых осадков в тонкой однородной микроструктуре, делает его идеально подходящим для критически важных вращающихся компонентов, таких как диски турбин. Несмотря на то, что с тех пор были разработаны более новые сплавы, René 95 остается эталоном для высокопрочных суперсплавов P/M и широко используется в военных и коммерческих авиационных двигателях, представляя собой значительное достижение в материаловедении для аэрокосмических двигателей.

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 3200 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.