Пример выполнения практической работы

Базовыми предпосылками для выполнения работы являются физико-химические основы синтеза сплавов, разработанные Б.Б. Гуляевым[2], и справочные данные о свойствах тугоплавких металлов [3].

Задание: Требуется выбрать основные компоненты жаропрочных сплавов, способных работать в температурном интервале 850 - 1750°С. Лимитирующими факторами кроме температуры плавления являются радиационная, коррозионная стойкость и цена.

Решение: Ориентировочно рабочая температура жаропрочных сплавов вычисляется из соотношения:

Т_раб.= 0,6·Т_пл. (3.2)

Температура плавления основного металла, соответствующая 850°С, равна ≈1320°С, а 1750°С – ≈ 2920°С. Весь интервал пригодных температур плавления можно разбить на пять групп с разницей 500°С (таблица 3.1). Из имеющихся данных последовательно исключаются металлы, не удовлетворяющие предъявленным требованиям по какому-либо лимитирующему параметру.

Алгоритм решения задачи:

1) Вычисление рабочих температур для каждой группы металлов.

2) Перечень металлов, имеющих требуемую температуру плавления.

3) Учет ограничения по стоимости основного металла.

4) Отбраковка радиоактивных элементов.

5) Учет пластичных и коррозионно-стойких металлов.

6) Выбор наиболее дешевых в каждой группе.

Анализ:

• В температурном интервале эксплуатации 850-1750°С способны работать 39 элементов, включая трансурановые металлы и лантаноиды.

• Из тугоплавких металлов имеют цену ≤100 у.е. и нерадиоактивные только 13.

• Из оставшихся очень хрупкими являются C, B, Si, Ti и Fe сильно окисляются при высоких температурах.

• После их отсеивания всего остается восемь металлов.

• С учетом минимальной цены в каждой группе остается по одному металлу.

Выводы: Удовлетворяют требованиям задачи только пять металлов – это W, Mo, Nb, Cr, Ni. В отдельных случаях, например без учета пластичности и цены могут также использоваться C, Ta, B, Zr, Pt, и Co.

Таблица 3.1- Выбор основы жаропрочного сплава