Необходимо зарегистрироваться, чтобы получить доступ к полным текстам статей и выпусков журналов!
- Название статьи
- Совершенствование хромоникелевых сплавов для изделий космической техники
- Авторы
- Бутрим Виктор Николаевич info@kompozit-mv.ru, канд. техн. наук, директор, Институт новых металлургических технологий ОАО "Композит", г. Королев, Московская обл., Россия
- В разделе
- КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
- Ключевые слова
- хромоникелевый сплав / расчеты из первых принципов / когезия / граница зерна / микроструктура / механические свойства / жаростойкость / термокаталитический двигатель / детали сопла / камера разложения топлива
- Год
- 2017 номер журнала 2 Страницы 26 - 38
- Индекс УДК
- 669.01:669.017
- Код EDN
- Код DOI
- Финансирование
- Тип статьи
- Научная статья
- Аннотация
- С использованием расчетов из первых принципов проведен анализ влияния переходных металлов 4d- и 5d-групп таблицы Д. И. Менделеева на когезивные свойства твердых растворов никеля в хроме с объемной-центрированной кубической решеткой (α, ОЦК) и хрома в никеле с гранецентрированной кубической решеткой (γ, ГЦК), которые образуют структуру двухфазного (α + γ) высокотемпературного хромоникелевого сплава. По результатам вычислений W, Ta и Nb определены как легирующие элементы, улучшающие силу связи границ зерна (ГЗ) и увеличивающие энергию межатомной связи α- и γ-фаз. Предложенная концепция сплавообразования подтверждена экспериментально: увеличение содержания вольфрама в сплаве Х65НВФТ до 10 мас. % позволяет повысить его прочностные свойства на 15-20 % при сохранении относительного удлинения 12-16 %; дополнительное легирование сплава малыми добавками тантала и ниобия способствует увеличению сопротивления ползучести и длительной прочности при температурах свыше 800 оС; замена никеля на тантал повышает его жаростойкость по крайней мере до температуры 1500 оС.
- Полный текст статьи
- Необходимо зарегистрироваться, чтобы получить доступ к полным текстам статей и выпусков журналов!
- Список цитируемой литературы
-
Гарынин И. В., Бурханов Г. С., Фармаковский Б. В. Перспективы разработок конструкционных материалов на основе тугоплавких металлов и соединений // Вопросы материаловедения. 2012. № 2 (70). С. 5-15.
Аулт Г. М. Требования к высокотемпературным материалам для космических кораблей // Жаропрочные материалы / Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1969. С. 41-65.
Хаузнер Г. Г., Волковиц В. Требования к материалам для космической техники. В: "Тугоплавкие металлические материалы для космической техники" / Пер. с англ. и нем. - М.: Мир, 1966. С. 9-30.
Савицкий Е. М. Предисловие к русскому изданию // Тугоплавкие металлические материалы для космической техники / Пер. с англ. и нем. - М.: Мир, 1966. С. 5-8.
Воронин Г. М., Кишкин С. Т., Панасюк И. О. и др. Тугоплавкие сплавы в изделиях авиационной и космической техники // Авиационные материалы на рубеже ХХ-ХХI веков. - М.: ВИАМ, 1994. С. 264-273.
Панасюк И. О. Хром и его сплавы: обзор зарубежной и некоторой отечественной литературы за 1950-1960 гг. - М.: ОНТИ, 1961. - 40 с.
Клопп У. Д., Симс Ч., Хагель В. Сплавы на основе хрома // Жаропрочные сплавы / Пер. с англ. / Под ред. Савицкого Е. М. - М.: Металлургия, 1976. С. 166-186.
Белов А. Ф., Бенедиктова Г. П., Висков А. С. и др. Строение и свойства авиационных материалов. - М.: Металлургия, 1989. -368 с. Материалы в машиностроении. Справочник в 5 т. Т. 3. Специальные стали и сплавы. - М.: Машиностроение, 1968. - 448 с.
Захаров А. М. Хрома сплавы // Химическая энциклопедия в пяти томах. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. Т. 5. С. 313.
Бутрим В. Н. Технологические аспекты повышения свойств и качества полуфабрикатов из сплавов на основе хрома для изделий космической техники // Технология легких сплавов. 2015. № 2. C. 95-104.
Перепелкин А. В., Саржан Г. Ф., Фирстов С. А., Курдюмова Г. Г. Исследование особенностей механизма деформации и разрушения двухфазного хромоникелевого сплава ВХ-4 // Физика металлов и металловедение. 1979. Т. 48. Вып. 3. С. 588-593.
Симс Ч. Т., Столофф Н. С., Хагель У. К. Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / Пер. с англ. / Под ред. Шалина Р. Е. - М.: Металлургия, 1995. Кн. 1. - 384 с.; Кн. 2. - 369 с.
Reed R. C. The Superalloys: Fundamentals and Applications. - N. Y.: Cambridge University Press, 2006. - 372 p.
Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. - М.: Наука, 1978. - 789 с.
Brooks M. S. S., Johanson B. Exchange integral matrices and cohesive energies of transition metal atoms // J. of Physics F: Metal Physics. 1983. V. 13. P. L197-L202.
Савицкий Е. М., Бурханов Г. С. Металловедение тугоплавких металлов и сплавов. - М.: Наука, 1967. - 323 с.
Rice J. R., Wang J. S. Embrittlement of Interfaces by Solute Segregation // Materials Sci. Eng. A. 1989. V. 107. P. 23-40.
Mishin Yu., Asta M., Li J. Atomistic modeling of interfaces and their impact on microstructure and properties // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 1117-1151.
Razumovskiy V. I., Lozovoi A. Y., Razumovskii I. M. First-principles-aided Design of a New Ni-base Superalloy: Influence of Transition Metal Alloying Elements on Grain Boundary and Bulk Cohesion // Acta Mater. 2015. V. 82. P. 369-377. Blöchl P. E. Projector augmented-wave method // Phys. Rev. B. 1994. V. 50. P. 17953-17979.
Kresse G., Furthmüller J. Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. P. 11169-11186.
Kresse G. Efficiency of Ab-initio Total Energy Calculations for Metals and Semiconductors Using a Plane-wave Basis Set // Computer Mat. Sci. 1996. V. 6. P. 15-50.
Perdew J. P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3865-3868.
Dubrovinskaia N. A., Dubrovinsky L. S., Saxena S. K., Sundman B. Thermal Expansion of Chromium (Cr) to Melting Temperature Calphad // Calphad. 1997. V. 21. No. 4. P. 497-508.
Korzhavyi P. A., Ruban A. V., Odqvist J., Johansson B. Electronic Structure and Effective Chemical and Magnetic Exchange Interactions in bcc Fe-Cr Alloys // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. No. 5. 054202.
Slater J. C. Atomic Radii in Crystals // J. Chem. Phys. 1964. V. 41. No. 10. P. 3199-3204. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник. В 3 т. Т. 2 / Под общ. ред. Лякишева Н. П. - М.: Машиностроение, 1997. - 1024 с.
Brady M. P., Zhu J. H., Liu C. T. Intermetallic Reinforced Cr Alloys for High-Temperature Use // Materials at High Temperatures. 1999. V. 16. No. 4. P. 189-193.
Ono N., Rfjihara M., Kikuchi M. Formation and Stability of a Nitride with the structure of Beta Manganese in Ni-Cr-N Ternary System // Metallurgical Transaction A. 1992. V. 23A. P. 1389-1393.
Леонович Б. И., Гусинская К. С. Термодинамический анализ системы хром-никель-азот // Вестник ЮУрГУ. 2010. № 13. C. 14-18.
Береснев А. Г., Бутрим В. Н., Каширцев В. Н. и др. Жаропрочный и жаростойкий сплав на основе хрома. Патент RU2570608-C1, МКИ С22С 37/06. Заявл. 04.07.2014, № 2014127275/02. Опубл. 10.12.2015. Бюл. № 34.
Kaufman L., Turchi P. E. A., Huang W., Liu Z. K. Thermodynamics of the Cr-Ta-W System by Combining the Ab Initio and CALPHAD Methods // Calphad. 2001. V. 25. No. 3. P. 419-433.
Бутрим В. Н., Береснев А. Г., Каширцев В. Н., Адаскин А. М. Жаропрочный сплав на основе хрома и способ выплавки сплава на основе хрома. Патент RU2557438-C1, МКИ С22С 27/06, С22С 1/06. Заявл. 04.07.2014, № 2014127274/02. Опубл. 20.07.2015. Бюл. № 20.
Разумовский В. И., Береснев А. Г., Разумовский И. М. и др. Исследование влияния химического состава на свойства жаропрочных никелевых сплавов методами электронной теории // Конструкции из композиционных материалов. 2011. № 4. С. 71-76.
Razumovskii I. M., Ruban A. V., Razumovskiy V. I. et al. New Generation of Ni-based Superalloys Designed on the Basis of First-principles Calculations // Mat. Sci. Eng. A. 2008. V. 497. P. 18-24.
Razumovskiy V. I., Lozovoi A. Y., Razumovskii I. М., Ruban A. V. Analysis of the Alloying System in Ni-base Superalloys Based on ab Initio Study of Impurity Segregation to Ni Grain Boundary // Adv. Mat. Res. 2011. V. 278. P. 192-197.
Береснев А. Г., Береснев А. Г., Разумовский В. И. и др. Развитие теории легирования для создания нового поколения жаропрочных никелевых сплавов, получаемых методами порошковой металлургии // Технология легких сплавов. 2012. № 2. С. 52-61.
Логачев И. А., Разумовский В. И., Разумовский И. М. и др. Разработка теоретической процедуры оценки сбалансированности химического состава жаропрочного титанового сплава нового поколения и создание на этой основе методики оптимизации составов титановых сплавов // Титан. 2012. № 4. С. 27-31.
Береснев А. Г., Кобелева В. И., Логунов А. В. и др. Жаропрочный титановый сплав. Патент RU2396366-C1, МКИ С22С 14/00. Заявл. 02.03.2010, № 2009107424/02. Опубл. 10.08.2010. Бюл. № 22.
Бутрим В. Н., Береснев А. Г., Каширцев В. Н., Адаскин А. М. Жаропрочный сплав на основе хрома и способ выплавки сплава на основе хрома. Патент RU2557438-C1, МКИ С22С 27/06, С22С 1/06. Заявл. 04.07.2014, № 2014127274/02. Опубл. 20.07.2015. Бюл. № 20.
- Купить
