1. Области применения никелевых сплавов

В настоящее время сплавы на никелевой основе имеют на­ибольшее значение в качестве жаропрочных материалов, предназначенных для работы при температурах от 700 до» IlOO0C. Их используют в газовых турбинах двигателей са­молетов, кораблей, энергетических установок, при изготов­лении деталей ракетно-космической техники, в нефтехими­ческом оборудовании. Так, в авиационном газотурбинном! двигателе более 70% массы составляют жаропрочные спла­вы на никелевой и железоникелевой основах — это диски, сопловые и рабочие лопатки турбин, камеры сгорания и т. п.

Резко возросло применение этих сплавов и при изготовле­нии стационарных газовых, турбин, так как повышение ра­бочих температур позволяет значительно улучшить их тех­нико-экономические показатели.

В наиболее тяжелых условиях находятся лопатки тур­бин, которые работают при температурах 850—1050°С. Они подвергаются значительным растягивающим напряжениям вследствие центробежных нагрузок, эти напряжения вызы­вают ползучесть деталей. Скоростной газовый поток высо­кой агрессивности и режим работы предопределяют воз­никновение переменных механических и термических на­грузок, вызывающих высокотемпературную и термическую усталость, активное развитие процессов газовой коррозии и эрозии. Сопловые лопатки работают при температурах до 1150°С и небольших напряжениях, а диски—при темпе­ратурах 600—800°С и более высоких рабочих нагрузках (до 500—600 МПа), поэтому жаропрочные сплавы, использу­емые для этих групп деталей, значительно различаются по составам и свойствам.

Современные никелевые жаропрочные сплавы работа­ют по существу на пределе своих температурных возмож­ностей, так как рабочие температуры часто достигают 0,8— 0,85 температуры солидуса.

Поэтому важнейшее значение в повышении температур­ного уровня современных жаропрочных сплавов, их надеж­ности и долговечности придается освоению новых техноло­гических процессов, таких как направленная кристаллиза­ция, выращивание деталей в монокристаллитном состоянии, использование сплавов, упрочненных дисперсными части­цами окислов, использование сплавов, армированных туго­плавкими проволоками.

При более высоких температурах эксплуатации (выше 1050—1100°С) необходимо применение сплавов на основе тугоплавких металлов Nb, Mo, Та, W. Однако использова­ние этих элементов в качестве основы жаропрочных спла­вов ставит перед металловедами и технологами много сложных проблем, связанных с их низкой жаростойкостью в окислительных средах и высокой хрупкостью.