жаропрочные сплавы

жаропро́чные спла́вы — металлические материалы, обладающие высоким сопротивлением пластической деформации и разрушению в условиях воздействия высоких температур и окислительных сред. Из Ж. с. изготовляются тяжелонагруженные детали авиационных газотурбинных двигателей. Ж. с. могут быть на алюминиевой, титановой, железной, медной, кобальтовой и никелевой основах. Наиболее широкое применение в авиационном двигателестроении получили никелевые Ж. с. (рабочие и сопловые лопатки, диски ротора турбины, жаровые камеры и т. д.). В зависимости от технологии изготовления Ж. с. на основе никеля подразделяются на литейные, деформируемые и порошковые. Наиболее жаропрочными являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, способные работать до температур 1050—1100°С в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических напряжениях.

Жаропрочность сплавов, оцениваемая пределами длительной прочности или ползучести при высоких температурах, определяется прежде всего их структурой и составом. По своей структуре Ж. с. должны быть многофазными с прочными границами зёрен и фаз. В никелевых Ж. с. это требование обеспечивается комплексным многокомпонентным легированием. При этом жаропрочность сплавов тем выше, чем больше объёмная доля упрочняющих фаз и выше их термическая стабильность, то есть устойчивость против растворения и коагуляции при повышении температуры.

Помимо жаропрочности Ж. с. должны обладать комплексом других свойств: жаростойкостью, то есть сопротивлением окислению на воздухе или газовой коррозии в агрессивных средах; выносливостью, то есть сопротивлением динамическим нагрузкам при высоких температурах; термостойкостью, то есть способностью выдерживать большое число теплосмен без образования трещин. Ж. с. должны быть также нечувствительными к концентрации напряжений и обладать высокой эрозионной стойкостью, то есть противостоять износу в газовом потоке. Для защиты от окисления на детали из Ж. с. наносят специальные покрытия. Важная характеристика Ж. с. — их технологичность, например, жидкотекучесть, свариваемость, деформируемость. Повышение рабочих характеристик Ж. с. достигается не только совершенствованием системы легирования и оптимизацией химического состава, но и применением прогрессивных методов технологии их изготовления (вакуумная металлургия, направленная кристаллизация, порошковая металлургия и т. д.). Сплавы с такой структурой имеют повышенную жаропрочность.

Впервые жаропрочные стали для газотурбинных двигателей были разработаны и применены в 1938. В 1941—1942 удалось создать первые высокожаропрочные сплавы на основе никеля, являющиеся основными материалами газотурбинного двигателя. В разработке и всестороннем исследовании Ж. с. большую роль сыграли отечественные металловедческие школы А. А. Бочвара, Г. В. Курдюмова, С. Т. Кишкина и других учёных. Значительный вклад в разработку процессов получения изделий и полуфабрикатов из деформируемых и порошковых сплавов внесён А. Ф. Беловым и его школой.

О Ж. с. на основе алюминия, титана, меди и железа см. соответственно в статьях Алюминиевые сплавы, Титановые сплавы, Медные сплавы, Сталь.

И. Л. Светлов, О. X. Фаткуллин.