Разработка способов повышения технологических и эксплуатационных свойств сплавов и покрытий с В2 структурами

• Автор: Пугачева, Наталия Борисовна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 310 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 Особенности строения, физико-механические свойства и методы исследования гетерофазных сплавов и покрытий на основе интерметаллидов с В2, БО з и ЬІ2 структурами

1.1 Строение и свойства интерметаллидов В2, ООз, Ы2, их влияние на структуру и

1 свойства сплавов и покрытий

1.2 Роль поверхностных явлений при эксплуатационном разрушении сплавов и покрытий с интерметаллидными В2, БО з и ЬІ2 фазами
1.3 Сущность и возможности метода микроиндентирования для исследования упругих и пластических свойств фаз и структурных составляющих сплавов и покрытий

Выводы по разделу 1 и постановка задач исследования

2 Материалы и методы исследований

2.1 Используемые материалы и режимы их обработки
2.2 Методы испытаний
2.3 Методы исследований микроструктуры
2.4 Метод исследования локализации пластической деформации и разрушения гетерофазных материалов при их нагружении, основанный на использовании результатов микроиндентирования для определения свойств отдельных структурных составляющих
3 Особенности структурообразования (а+Р)-латунен в зависимости от их химического состава и режимов термической обработки
3.1 Особенности фазового состава промышленных (а+р)-латуней
3.2 Исследование влияния содержания алюминия и железа на количество фаз в легированных (а+|3)-латунях
3.3 Влияние режима термической обработки на структуру и свойства (а+Р)-латуней
3.4 Исследование локализации пластической деформации и разрушения структурных составляющих (а+Р)-латуни ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1 расчётно-экспериментальным методом
Выводы по разделу
4 Влияние термодиффузионного »цитирования тонких лент сплавов Ре-Сг-А1 на их структуру и физико-механические свойства
4.1 Исследование влияния режима термодиффузионного алитирования на состав и свойства тонких лент сплавов Ре-Сг-А1
4.2 Разработка технологии алитирования блоков - носителей каталитического нейтрализатора выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания
4.3 Исследование термических напряжений в металлическом блоке-носителе нейтрализатора выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания
Выводы по разделу 4..‘
5 Разработка путей повышения защитных свойств высокотемпературных покрытий на основе В2 интерметаллидов (№,Со,Ре)АЬ
5.1. Влияние химического состава и технологии нанесения алюминидиых покрытий на характер повреждений при эксплуатации
5.2. Исследование особенностей деформации и разрушения жаростойких композиций па основе В2 интерметаллидов
5.3. Разработка технологичных составов порошковых смесей, позволяющих формировать алюминидные покрытия с повышенной термостойкостью
5.4. Пути повышения долговечности высокотемпературных покрытий на основе В2 алюминидов
5.4.1. Влияние легирования бором на защитные свойства и стойкость к термическому растрескиванию алюминидиых покрытий
5.4.2. Структура комбинированных высокотемпературных покрытий и их защитные свойства
Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А-Акт использования результатов работы на ООО «НПО
«Битек»
ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Представление.к присуждению медали лауреата
Между народной специализированной выставки «МЕТАЛЛ-
ЭКСПО-2007
ПРИЛОЖЕНИЕ В-Акт использования результатов работы на Уральском
турбинном заводе
ПРИЛОЖЕНИЕ Г -Технология нанесения шликерного алюмосилицидного
покрытия

ВВЕДЕНИЕ
Повышение качества продукции машиностроения невозможно без создания и широкого внедрения в производство новых материалов и ресурсосберегшощих технологий. Ужесточение условий эксплуатации деталей и узлов машин выдвигает требования использования сложной системы легирования сплавов, когда введение определённого химического элемента обеспечивает формирование структуры, наилучшим образом отвечающей требованию сочетания высоких технологических и эксплуатационных свойств. Такие материалы, как правило, состоят из нескольких фаз (структурных составляющих), существенно отличающихся по своим физико-химическим свойствам. За счёт удачного сочетания количественных параметров фазовых составляющих удаётся получать материалы с уникальными свойствами. Примером могут служить легированные латуни, широко применяемые в машиностроении, которые, с одной стороны, обладают высокими прочностными свойствами и пластичностью, а с другой, повышенной коррозионной и износостойкостью. Медно-цинковые сплавы, легированные алюминием, марганцем, кремнием, свинцом, успешно применяются для изготовления погружных насосов, перекачивающих воду, нефть и другие, зачастую агрессивные, жидкости. В автомобильной промышленности эти сплавы используют для изготовления различных деталей и узлов, работающих в условиях интенсивных истирающих нагрузок нередко в коррозионно-активных средах.
Уникальными свойствами обладают материалы другого класса - жаропрочные стали и никелевые сплавы, система легирования которых позволяет обеспечивать сохранение прочностных характеристик вплоть до температуры 1300°С, характерной для лопаточного аппарата современных газотурбинных двигателей (ГТД). Жаропрочные никелевые сплавы содержат до 15 легирующих элементов, что предопределяет присутствие в них нескольких фаз, которые и обеспечивают сохранение высоких показателей прочности до таких температур. В условиях агрессивного воздействия на поверхность лопаток газового потока продуктов сгорания топлива необходимо сочетать высокую жаропрочность основы с жаро- и коррозионной стойкостью поверхности, что достигается за счёт создания композиции «сплав-покрытие». При этом не только сплав, но и покрытие представляют собой две отдельные гетерофазные системы, взаимодействующие друг с другом в процессе эксплуатации.
Особую роль в многофазных сплавах и покрытиях играют упорядоченные структуры, которые придают этим материалам уникальные свойства. Прежде всего, это высокие значения твердости, прочности и жёсткости, обусловленные локализацией связи атомов в

•V-о
<Г >
<г »о

V >0
чг»о
8*ВФ А*ВФ

Ї*і'*ВФ

8*вф р* &ф

г "і.
р*8Ф

А + ВФ
ИШШІ:

у+у'+ВФ - никелевый сплав (ВФ - вторичные фазы: карбиды, твёрдые растворы на основе тугоплавких элементов и т.д.);
У - №3А1; Р-№А1; 6-№2А13;
а) после насыщения в смеси высокой активности;
б) после отжига покрытия в инертной атмосфере
Рисунок 1.13 - Схема процессов, происходящих при образовании алюминидного покрытия по высокоактивному механизму (б) [37]
<с»о

-гісЗгюї.
к<>к«л*м
Х+Х'+ВФ
•г »о

І Ні

(А£/>6<1)
р*в<г>
І-Ч'+д*
(обозначения те же, что и на рис. 1.13)
Рисунок 1.14 - Последовательность образования малоактивного покрытия при отсутствии
диффузионного отжига [37]