Жаропрочные и жаростойкие порошковые материалы

Повышенной коррозионной стойкостью, твердостью и жаростойкостью при длительной работе и высоких температурах — свыше 500 °С — обладают изделия из оксидов ряда металлов (алюминия, бериллия, церия и др.).

Существенным их недостатком является хрупкость при ударах и резком изменении температуры, что ограничивает их применение. Методом порошковой металлургии получают металлокерамические изделия (керметы) со значительной жаропрочностью, жаростойкостью, твердостью при высоких температурах и с достаточной пластичностью.

Рационально применять как конструкционные материалы для изделий, работающих при температурах до 500 °С, порошковые сплавы САП. При температурах выше 1000 °С используют сплавы на основе никеля ВДУ-1 с оксидом тория и ВДУ-2 с оксидом гафния.

Из порошковых сталей широко используют СПХ17Н25, СПХ18Н15, СПХ23Н28, СПХ24Н12С и др.

Керметы

Высокой жаропрочностью и жаростойкостью до 1100 °С обладают керметы на основе карбида титана, связанного кобальтом или никелем, получаемые горячим прессованием. Механические свойства кермета с содержанием карбида титана (50 %) имеют при комнатной температуре предел прочности при растяжении 950 МПа, а при 815 °С — 640 МПа. Хорошее сопротивление тепловому удару и износу имеют керметы на основе боридов и диоксидов циркония.

Керметы на основе карбида кремния имеют высокую жаропрочность и жаростойкость при температурах до 1300 °С. Для неметаллической основы керметов используют оксиды и металлоподобные соединения (карбиды, бориды, нитриды, силициды), обладающие высокой температурой плавления. Металлической основой керметов служат обычно легкоокис- ляемые металлы с тугоплавкой оксидной пленкой.

По составу керметы подразделяются на оксидные, нитридные, карбидные, боридные и другие, а по назначению — на износостойкие, коррозионно-стойкие, жаропрочные, для ядерных реакторов и др.

Составы и свойства материалов из спеченных алюминиевых порошков

Марка материала Содержание Al203, % Температура испытаний, °С Показатели свойств
σв, МПа σт, МПа δ,%
САП-1 6 — 9 350 150 130 8
500 70 55 3
САП-2 9 — 13 350 170 140 3
500 100 70 2,5
САП-3 13 — 17 350 190 . 150 2
500 120 90 1,5
САП-4 17 — 22 20 450 370 2
500 130 100 1,3

Высокопористые сплавы

Такие сплавы используют для изготовления различных фильтров и других высокопористых изделий. Металлические фильтры, которые изготовляют в виде тиглей, конусов, пластинок, дисков, труб и сборных конструкций для работы при температурах 100 — 500 °С, в отличие от неметаллических (из технической ткани, асбеста, бумаги) обладают высокой прочностью, жесткостью, стойкостью против окисления и действия повышенных температур, легкой восстанавливаемостью фильтрующей способности, высокой теплопроводностью.

В зависимости от назначения высокопористые фильтры, имеющие извилистую форму пор, могут изготовляться из порошков на основе коррозионно-стойкой стали, никеля, монель-металла, титана, алюминия, бронзы и других цветных металлов. Они могут также содержать нитриды и карбонитриды.

Для образования пор в металлические порошки для фильтров вводят вещества, которые при нагреве выделяют газ или восстанавливают в процессе спекания металл, прочно сплавляемый с основным металлом, с выделением газа, создающего пористость фильтра.

Для фильтров используются металлические порошки со сферической формой частиц и гладкой поверхностью, однородными по размерам для создания равномерного распределения пор, сообщающихся между собой и имеющих выход на поверхность.

Пористые фильтры применяют: для очистки твердых частиц (фильтрование смазочных материалов, жидких горючих и др.); для очистки воздуха, газа и пыли; для регулирования количества протекающей жидкости и газа в измерительных и распределительных устройствах; для остановки пламени во взрывоопасных моторах; для охлаждения «потеющих» деталей машин (лопаток газовых турбин), работающих при высоких температурах, через поры которых пропускают жидкости и газы; для подачи антифриза на поверхности деталей авиационной техники.