Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в нашей стране и за рубежом проводятся разработки космических ядерных энергодвигательных установок (КЯЭДУ), предназначенных для будущих межпланетных космических полетов. Одна из задач, которая должна быть решена при создании подобных установок, заключается в выборе, и исследовании конструкционных материалов, обеспечивающих работоспособность и минимальный вес конструкции.
Сплавы на основе никеля представляют сложные по легированию системы, характеризуются ограниченной способностью к наложению сварного шва и среди многообразия никелевых сплавов с дисперсионным упрочнением повышенными характеристиками технологичности при сварке отличаются сплавы системы Nl-Cr-Fe-Mo-Nb-Al-Ti.
В качестве материала для высоконагруженных элементов атомных энергетических установок выбран сплав на основе никеля ХН56МБЮД. Его получают в.открытых и вакуумных индукционных печах с последующим вакуумнодуговым переплавом. Из него изготавливаются прутки диаметром до 180мм, листы толщиной 4-20мм и поковки диаметром до 250мм. Однако, развитие новых областей техники ставит задачу по применению жаропрочных дисперсионноупрочненных сплавов на никелевой основе в..качестве материала для трубных заготовок и крупногабаритных корпусных элементов. Из-за узкого интервала горячей деформации (П50-950С) и отсутствия достаточно мощного и производительного кузнечно-прессового и раскатного оборудования, применение литого материала без последующей деформации становится эдним из определяющих критериев выбора конструкционного материала.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разра-Зотке специальных ядерных энергетических установок министерства Росийской Федерации по Атомной энергии.
Целью настоящего исследования является разработка и исследование технологии производства и термической обработки сплава ХН56МБЮД для производства крупногабаритных заготовок ответственного назначения.
Для получения крупногабаритных трубных заготовок перспективной технологией является электрошлаковый переплав (ЭШП), с помощью которого можно получить отливки различного профиля (круглые, квадратные, шестигранные, полые и сплошные) с максимальным наружным диаметром до Зм и длиной до 6м, а для получения труб 0120мм центробежное литье.
Металл центробежнолитых трубных заготовок и электрошлакового переплава без последующей деформации после термообработки по стандартному для горячекатанных прутков, поковок и листов режиму обладал низкими характеристиками прочности и пластичности, что свидетельствует о необходимости разработки технологии термической обработки литых трубных заготовок.
Для достижения поставленной, цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Изучить влияние переплавных процессов на структуру и
свойства сплава ХН56МБЮД.
-
Определить температурные интервалы растворения и выделения упрочняющей 7'-фазы в сплаве ХН56МБЮД, полученного по различным технологиям.
-
Изучить влияние режима нагрева под закалку на структуру и свойства сплава ХН56МБЮД, полученного по различным технологиям и выбрать оптимальный режим закалки.
4. Определить оптимальный режим старения для сплава
ХН56МБЮД, полученного по различным технологиям.
-
Изучить влияние длительных выдержек при 500-750С на механические свойства и параметры частиц упрочняющей 7'-Фазы.
-
На основе проведенных исследований разработать режимы
термической обработки с целью получения оптимальной жаропрочности и фазовой стабильности сплава ХН56МБЮД, полученного по различным технологиям.
Научная новизна. Показано влияние переплавных процессов и термической обработки на металлургическое качество, размер зерна у-твердого раствора, содержание и морфологию упрочняющей 7'-фазы, карбонитридов и неметаллических включений, твердость и кратковременные механические свойства сплава ХН56МБЮД.
Впервые дилатометрическим и калориметрическим методами уста-ювлены температурные интервалы растворения и выделения упрочня-ощей 7,_Фазы для сплава ХН56МБЮД, полученного по различным технологиям.
Установлены зависимости изменения механических характеристик і параметров выделения упрочняющей 7'-фазы для сплава ХН56МБЮД в процессе длительных выдержек при температурах 500-750С.
Практическая ценность работы. Предложена оптимальная техно-гогия получения крупногабаритных трубных заготовок из сплава Ш56МБЮД.
Разработана технология термической обработки сплава М56МБЮД, полученного ЭШП, ЭШП+ГД и ЦЛ.
Литой металл сплава ХН56МБЮД, термообработаннЫЙ по опти-гальному режиму, не уступает по механическим свойствам горяче-(еформированному и превосходит серийные литые никелевые сплавы по :арактеристикам прочности в 1,5-2 раза, а по пластичности в 2-5 іаз.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы складывались и обсуждались на 2~ой международной научно-рактической конференции "Проблемы материаловедения при изготовлении и эксплуатации АЭС" г.С-Петербург, 1992 г., международной онференции ' "Ядерная энергетика в космосе" ІРРЕ г.Обнинск, 1990 ., 3~й международной конференции "Ядерные ракетные двигатели"
4 г.Семипалатинск, 1992 г., международной конференции по криогенным материалам ICCM г.Киев, 1992 г., 24_ом отраслевом семинаре "Инженерные и экономические аспекты ядерной энергетики" г.Москва, 1990 г., 3_ем международном симпозиуме по полупроводниковой технике и технологиям SET'92 г.Варшава, 1992 г, 1_ом собрании металловедов России г.Пенза, 1993 г .
Результаты работы по выбору технологии производства и последующей термической обработки сплава ХН56МБЮД для крупногабаритных заготовок ответственного назначения вошли в технические проекты специальных энергетических установок.
Структура работы и объем диссертации. Диссертация содержит 132 страницы машинописного текста, 64 рисунка, 32 таблицы и состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы«включающего 83 источника.
