Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Жаропрочные сплавы на основе ниобия с силицидным и карбидным упрочнением. Состояние исследований и перспективы

М. И. Карпов

Аннотация


Проведен краткий обзор достижений в области разработки нового поколения жаропрочных сплавов на основе систем Nb - Si и Nb - C в ведущих индустриально развитых странах мира. Представлены результаты, полученные на образцах запатентованного отечественного сплава, % (ат.): 45Nb - 16Si - 13Ti - 4Zr - 4Hf - 3,5Cr - 3,5Al - 9Mo - 2Y. Приведены данные о структуре и прочностных свойствах сплавов на основе системы Nb - C.

Ключевые слова


жаропрочные сплавы; тугоплавкие металлы; интерметаллидное и карбидное упрочнение; технологии плавки металлов; сплавы систем Nb - Nb3Si и Nb - Nb2C; high-temperature alloys; refractory metals; intermetallic and carbide hardening; melting technologies; alloys of the Nb - Nb3Si and Nb - Nb2C systems

Полный текст:

PDF

Литература


Скибин В. А., Солонин В. И., Палкин В. А. Работы ведущих авиадвигателестроительных компаний по созданию перспективных авиационных двигателей (аналитический обзор). М.: ЦИАМ, 2004. 424 с.

Иванов М. Я. Высокотемпературные газовые турбины. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2010. 304 с.

Massalski T. B. Binary Alloy Phase Diagrams. ASM International. The Materials Information Society.

Patent 5942055 US. Silicide Composite with Niobium-Based Metallic Phase and Silicon-Modified Laves-Type Phase. Melvin Robert Jackson, Bernard Patrick Bewlay, General Electric Company. 10.08.1998.

Palm M., Bewlay B. P., Kumar K. S., Yoshimi K. Intermetallic-Based Alloys for Structural and Functional Applications: V. 1295. (MRS Proceedings) / Published by Cambridge University Press, 2011. 484 p.

Palm M., Bewlay B. P., He Y.-H. et al. Wiezorek. Advanced Intermetallic-Based Alloys for Extreme Environment and Energy Applications: Vol. 1128. (MRS Proceedings). Published by Cambridge University Press, 2014. 586 p.

Won-Yong Kim, Hisao Tanaka, Shuji Hanada. Effect of W alloying and NbC dispersion on high temperature strength at 1773 K and room temperature toughness in Nb5Si3 /Nb in situ composites // Material Transactions, The Japan Institute of Metals. 2002. V. 43, No. 6. P. 1415 - 1418.

Tanaka R., Kasama A., Fujikura M. et al. Research and development of niobium-based superalloys for hot components of gsa turbines // Proceedings of the International Gas TURBINE Congress 2003. Tokyo, 2003. P. 102 - 107.

Fujikura M., Kasama A., Tanaka H., Hanada S. Effect of alloy chemistry on the high temperature strength and room temperature fracture toughness of advanced Nb-based alloys // Material Transactions, The Japan Institute of Metals. 2004. V. 45, No. 2. P. 493 - 501.

Yulong Li, Chaoli Ma, Hu Zhang, Seiji Miura. Mechanical properties of directionally solidified Nb - Mo - Si based alloys with aligned Nbss /Nb5Si3 lamellar structure // Materials Science and Engineering A. 2011. V. 528. P. 5772 - 5777.

Huang Q., Guo X., Kang Y. et al. Microstructures and mechanical properties of directionally solidified multi-element Nb - Si alloy // Progress in Natural Science: Materials International. 2011. V. 21. P. 146 - 152.

Zhang S., Guo X. Research progress in the effects of alloying elements on the microstructure and properties of niobium silicide based ultra-high temperature alloys // Mater. Rev. 2012. V. 26. P. 95 - 99.

Ligang W., Lina J., Renji C. et al. Microstructure, Mechanical Properties and Oxidation Resistance of Nb - 22Ti - 14Si - 2Hf - 2Al - xCr Alloys // Chinese Journal of Aeronautics. 2012. V. 25. P. 292 - 296.

Mao W., Guo X. Effects of alloying and high-temperature heat treatment on the microstructure of Nb - Ti - Si based ultrahigh temperature alloys // Progress in Natural Science: Materials International. 2012. V. 22(2). P. 139 - 145.

Su L., Jia L., Feng Y. et al. Microstructures and room-temperature fracture toughness of directionally solidified Nb - Si - Ti - Cr - Al - Hf alloy // Materialls Science & Engineering A. 2013. V. 560. P. 672 - 677.

Yan Y., Ding H., Kang Y., Song J. Microstructures evaluation and mechanical properties of Nb - Si based alloy processed by electromagnetic cold crucible directional solidification // Materials and Design. 2014. V. 55. P. 450 - 455.

Guo H., Goo X., Zhao H. Research Progress in directional solidification of Nb - Si based high temperature alloys // Rare Metal Materials and Engineering. 2014. V. 43, Is. 4. P. 1019 - 1024.

Kang G., Xiao Y.-W., Cailiao Gongcheng C. B. Microstructure and room temperature fracture toughness of Nb - Si materials alloyed by rare earth elements (La, Sm, Tb) // Journal of Materials Engineering. 2016. V. 44, Is. 10. P. 8 - 16.

Gou Y., Jia L., Sun S. et al. Rapid fabrication of Nb - Si based alloy by selective laser melting: Microstructure, hardness and initial oxidation behavior // Materials and Design. 2016. V. 109. P. 37 - 46.

Drawin S. P/M Manufacturing of niobium silicide based materials // 18th International Plansee Seminar, 2013. RM105.

Drawin S., Heilmaier M., Jehanno P. et al. Creep and oxidation resistance of refractory metal silicide based materials // 17th International Plansee Seminar. 2009. V. 4. P. 33-1 - 33-10.

Drawin S., Justin J. Advanced lightweight silicide and nitride based materials for turbo-engine applications // The ONERA Journal. 2011. Is. 3. P. 1 - 13.

Карпов М. И., Внуков В. И., Коржов В. П. и др. Структура и механические свойства жаропрочного сплава системы Nb - Si эвтектического состава, полученного методами направленной кристаллизации // Деформация и разрушение материалов. 2012. № 12. С. 2 - 8.

Карпов М. И., Строганова Т. С., Коржов В. П. и др. Влияние титана и молибдена на структуру и механические свойства in-situ композита на основе системы ниобий-кремний // Известия РАН. Серия физическая. 2015. Т. 79, № 9. С. 1302 - 1306.

Карпов М. И., Светлов И. Л., Кузьмина Н. А. и др. Влияние скорости кристаллизации на микроструктуру, фазовый состав и прочность in-situ композита Nb/Nb5Si3 // Известия РАН. Серия физическая. 2015. Т. 79, № 9. С. 1296 - 1301.

Патент РФ № 2557117. Композиционный материал на основе ниобия, упрочненным силицидами ниобия и изделия, выполненные из него / Е. Н. Каблов, М. И. Карпов, И. Л. Светлов и др. // Бюллетень № 20, 2015 г.

Stan A. David, Harold D. Brody. Growth of niobium-niobium carbide (Nb2C) eutectic and hypereutectic composites by zone melting // Metalurgical Transaction. 1974. V. 5. P. 2316 - 2320.

Stan A. David, Harold D. Brody. Banding in niobium-niobium carbide (Nb2C) composites grown by zone melting and freezing // Metallurgical Transaction. 1974. V. 5. P. 2608 - 2612.

Tan Y., Ma C. L., Kasama A. et al. Effect of alloy composition on microstructure and high temperature properties of Nb - Zr - C ternary alloys // Materials Science and Engineering A. 2003. V. 341, Is. 1 - 2. P. 282 - 288.

Ding R., Jones I. P., Jiao H. Effect of Mo and Hf on the mechanical properties and microstructure of Nb - Ti - C alloys // Materials Science and Engineering A. 2007. V. 458, Is. 1 - 2. P. 126 - 135.

Huisheng Jiao, Ian P. Jones, Mark Aindow. Microstructures and mechanical properties of Nb - Ti - C alloys // Materials Science and Engineering A. 2008. V. 485, Is. 1 - 2. P. 359 - 366.

Котляров В. И., Бешкарев В. Т., Карцев В. Е. и др. Получение сферических порошков для аддитивных технологий на основе металлов IV группы // Физика и химия обработки материалов. 2016. № 2. С. 63 - 70.

Цветков Ю. В., Самохин А. В., Фадеев А. А. и др. Сфероидизация металлических порошков в термической плазме электродугового разряда // Технология легких сплавов. 2016. № 2. С. 19 - 24.





© Издательский дом «Фолиум», 1993–2021