Przemysł

Stopy chromu kobaltu w przemyśle lotniczym

By 13 marca 2020 No Comments

Zdecydowana większość dostępnych na rynku stopów kobaltu jest stopiona powietrzem lub argonem, ponieważ nie zawierają one wysoce reaktywnych pierwiastków, takich jak aluminium i tytan, których obecność wymaga bardziej wyrafinowanych i kosztownych technik topienia próżniowego. Dodatki krzemu i manganu są stosowane w celu poprawy lejności pod względem płynności stopu, praktyki odtleniania stopu i kontroli siarki. Topienie próżniowe jest wymagane do kontrolowania stosunkowo niskiej zawartości stopu w silnych reaktywnych pierwiastkach tworzących monocarbide cyrkon, hafn i tytan w nowoczesnych stopach, takich jak MM-509. Ulepszenia we właściwościach wytrzymałościowych i na pękanie bardziej konwencjonalnych stopów, takich jak X-40, wynikają również z topnienia próżniowego z powodu niższych materiałów śródmiąższowych i „czystszego” materiału.

Na przykład stopy stopione powietrzem zazwyczaj zawierają 400 ppm tlenu i 700 ppm azotu, podczas gdy stopy stopione próżniowo zawierają mniej niż 100 ppm tych pierwiastków. Niedawno zbadano przetapianie elektrożużlowe (ESR) i porównano go z próżniowym przetapianiem łukowym (VAR). W przypadku ESR MM-302, MM509 i X-45 stwierdzono niewielką poprawę właściwości pękania w porównaniu z VAR, szczególnie przy dużych obciążeniach. Nie stwierdzono istotnych zmian mikrostruktury stopu ani wtrąceń niemetalicznych, chociaż analiza chemiczna wykazała niewielki spadek zawartości siarki i fosforu w materiale ESR.

Aluminium dodano zarówno do stopów kutych, jak i kobaltowych, co reprezentuje stop S-57 i stop odlewniczy AR-213. Dodatki 5% wagowych aluminium w każdym z tych systemów są bardzo korzystne dla odporności na utlenianie i korozję na gorąco.

Stopy chromowo-kobaltowe są odporne na utlenianie i korozję.

Powłoki kobaltowo-chromowo-aluminiowo-itrowe charakteryzują stopy stosowane w handlu jako stopy odporne na korozję, które są również stosowane w przemyśle lotniczym i kosmicznym do powlekania elementów silników turbinowych. Są one wzmacniane przez jednolity, niespójny osad CoAl, który wytwarza właściwości podobne do właściwości stopów wzmocnionych węglikiem. CoAl ma tendencję do przekraczania około 760 ° C (1400 ° F); Jednak dodatki do elementów ogniotrwałych od wolframu do stopu AR215 i tantalu do S-57 stabilizują wytrącanie do wyższej temperatury użytkowania.

Dodatki tytanu zastosowano w stopach kutych CM-7 i Jetalloy 1650 w celu uzyskania jednolitego spójnego złoża zamówionego FCC (Co, Ni) 3Ti analogicznie do y #. do produkcji stopów niklu. Wysoką wytrzymałość na rozciąganie osiąga się do granicy stabilności temperaturowej tej fazy, tj. Około 1300 ° F (704 ° C). Poziomy tytanu powyżej około 5% wagowych powodują niestabilność faz, które generują fazy HCP-Co3Ti lub C0ZTi-Laves.

Włączenie azotu do niektórych stopionych odlewów stopów, zarówno celowo, jak i przypadkowo, ma również dodatni, aczkolwiek słabszy efekt wzmacniający podobny do działania węgla poprzez tworzenie azotków i węgloazotków. Zasadniczo są one termodynamicznie mniej stabilne niż węgliki i podlegają reakcjom zwyrodnienia podczas pracy.

Bor dodaje się do odlewanych stopów kobaltu, aby poprawić odporność na kruche pękanie i ciągliwość. Jednak jego dokładna funkcja w mikrostrukturze jest zwykle ukryta przez węgliki. W stopach niklu bor wytrąca się jako bogaty w molibden bor na granicach ziaren. Podobnego boru nie stwierdzono w stopach kobaltu. Stosuje się poziomy boru zwykle 0,015% wagowych; Dodatki do 0,1% wagowych zastosowano w celu zapewnienia dodatkowego wzmocnienia.

W ciągu ostatnich dwóch dekad dodanie pierwiastków ziem rzadkich itru i lantanu do stopów takich jak żeliwo FSX-418 i Knet-HS-188 spowodowało znaczną poprawę odporności stopów kobaltu na utlenianie. Nieoczekiwanie dodatki od 0,08 do 0,15% wagowych zwiększają przyczepność w skali tlenkowej i zmniejszają kinetykę utleniania, w szczególności w warunkach zmiany temperatury, i są szczególnie skuteczne w stabilizowaniu tlenku Cr203 i minimalizowaniu tworzenia CoCr204- Spinel i dyrektor operacyjny.