Исследование влияния переменного управляемого температурного градиента на особенности структуры, фазовый состав, свойства высокотемпературных жаропрочных сплавов при их направленной кристаллизации

Исследование влияния переменного управляемого температурного градиента…

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 6

Цель настоящей работы — исследование процесса НК с переменным управ-

ляемым температурным градиентом, а также изучение влияния температурного

градиента на особенности структуры, фазовый состав, размер упрочняющих фаз

и свойства ЖС.

Результаты.

Для решения поставленной за-

дачи была разработана методика эксперименталь-

ной оценки температурного градиента на фронте

роста при НК ЖС. Для определения значений тем-

пературного градиента при проведении экспери-

ментальных плавок использовали вольфрам-

рениевые термопары ВР 5/20, защищенные туго-

плавкой керамической соломкой на основе оксида

алюминия. Для получения объективной информа-

ции термопары устанавливали как на поверхности

керамической формы (рис. 3), так и внутри отливки

и в процессе НК получали кривые распределения

температуры по высоте теплового узла установки.

Значения температурного градиента оцени-

вали по разности температур между

(солидус

сплава) и температурой на 10 мм выше, используя

полученные кривые.

Для установления влияния методов НК, кон-

структивных особенностей теплового узла, спо-

собов охлаждения, материала охладителя, рабо-

чей температуры и других параметров на значение температурного градиента на

фронте кристаллизации были обобщены ранее полученные результаты, а также

дополнительно проведены эксперименты на специализированных установках

типа УВНЭС с жидкометаллическим охладителем и без него, имеющих одина-

ковые размеры конструкции теплового узла (печь сопротивления с графитовы-

ми нагревателями высотой ~350 мм, внутренним диаметром ~130 мм). Все экс-

перименты проведены при

кр

= 5 мм/мин и температуре в пространстве печи

1550…1650



С.

Результаты экспериментов по НК методом HRS на установке УВНЭС-2

(рис. 4), где теплота с поверхности формы отводилась радиационным охлажде-

нием, свидетельствуют о невысоких значениях температурного градиента на

фронте роста (



10…15



С/см). Использование бокового водоохлаждаемого

холодильника несущественно увеличивает интенсивность отвода теплоты с по-

верхности формы, значения температурного градиента на фронте роста увели-

чиваются незначительно (





С/см). Термопары, установленные внутри от-

ливки, зафиксировали очень малые значения температурного градиента на

фронте роста (

≤ 5



С/см), что связано с низкой теплопроводностью керамиче-

ской формы.

Рис. 3.

Схема установки

термопар на керамической

форме