Формирование структуры сплавов систем Ni-Cr-Mo и Fe-Ni-Cr-Mo при деформационном и термическом воздействии с целью повышения их коррозионной стойкости в ионных жидкостях

• Автор: Жиляков, Аркадий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГ ДАВЛЕНИЕ
Введение
1. Коррозионностойкие стали и сплавы: формирование структуры и свойств (Аналитический обзор)

1.1 Факторы, определяющие коррозионное поведение сплавов

1.1.1 Коррозия в расплавах хлоридов

1.2 Основные фазы в сплавах систем Ре-Сг-№-Мо и №-Сг-Мо

1.2.1 Сигма-фаза

1.2.2 Упорядоченная фаза №2(Сг,Мо) в сплавах №-Сг-Мо

1.3 Термовременная обработка металлических расплавов

1.4 Постановка задачи исследования

2. Материалы и методика проведения исследований

2.1 Материалы исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1. Металлография
2.2.2. Рентгеноструктурный фазовый анализ
2.2.3. Исследование физических свойств сплавов
2.2.4. Испытания на коррозионную стойкость
2.2.5. Изучение механических свойств
2.2.6. Обработка сплава в жидком состоянии
2.3 Вычисление погрешности измерений
3. Фазовые превращения в сплавах системы Ре-№-Сг-Мо при отжиге
3.1 Исследование коррозионного поведения аустенитных нержавеющих сталей в эквимолярной смеси №С1-КС1 при 750 °С
3.2 Фазовые превращения в сплавах ЭК77 и в35 при старении
3.2.1. Построение С-образных диаграмм выделения вторых фаз в сплавах ЭК77 и
3.3 Влияние предварительной деформации на процессы рекристаллизации и образования избыточных фаз в ходе термообработки в сплавах в35 и ЭК77
3.3.1 Рекристаллизация
3.3.2 Влияние предварительной холодной пластической деформации на выделение вторых фаз
3.4 Выводы по главе
4. Физические, коррозионные и механические свойства сплавов
4.1 Физические свойства сплава
4.2 Изучение влияния морфологии выделений интерметаллидных фаз на комплекс механических свойств сплава
4.3 Исследование коррозионной стойкости сплавов с разной морфологией выделений в ионных расплавах
4.3.1 Исследование коррозионной стойкости сплавов ЭК77 и 035 в состоянии поставки
4.3.2 Исследование коррозионной стойкости сплава И35 в расплаве эквимолярной смеси КС1-А1С
4.3.3 Исследование влияния различной морфологии выделений о-фазы на коррозионную стойкость сплава ЭК
4.4 Выводы по главе
5. Влияние обработки жидкого расплава на режимы гомогенизации
слитка из сплава ЭК77 и на процессы, протекающие при старении
5.1 Структура после кристаллизации
5.2 Структура сплава ЭК77 после гомогенизирующего отжига при температуре 1150 °С и времени выдержки 1,5 часа
5.3 Структура сплава ЭК77 после гомогенизирующего отжига при температуре 1200 °С и времени выдержки 6 часов
5.4 Структура сплава ЭК77 после старения при температуре 900 °С
5.4.1 Время выдержки 5 часов
5.4.2 Время выдержки 7,5 часов
5.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Современный уровень развития энергетики, химической промышленности и цветной металлургии требует непрерывного улучшения эксплуатационных характеристик используемых конструкционных материалов. Темпы развития этих наукоемких отраслей производства не позволяют действовать методом проб и ошибок. Каждый шаг технологического процесса изготовления того или иного продукта должен основываться на прочной научной базе. В частности, неразрешенным до сих пор вопросом является выбор конструкционного материала для работы в среде расплавленных хлоридов при повышенных температурах (350...750 °С). Подобные среды задействованы в различных технологиях по электрохимическому рафинированию щелочных, щелочноземельных и редких металлов, могут использоваться в качестве рабочих сред жидкосолевых ядерных реакторов.
На сегодняшний день использовать для этих целей предлагают разные коррозионностойкие стали и сплавы аустенитного класса. Основные проблемы в поиске подходящего материала связаны с тем, что
• разработанная теория пассивации для кислородсодержащих сред не работает в отсутствие кислорода, более того его наличие в коррозионной среде в этом случае наоборот ускоряет процессы разрушения;
• большинство научных работ в этом направлении основываются только па выборе химической композиции сплава, обладающей наибольшим потенциалом коррозии;
• эти работы не учитывают изменения фазового и структурного состояния, которые происходят при повышенных температурах и длительной выдержке;
• затруднительно получить изделие с однородным распределением химических элементов из-за их разных коэффициентов распределения в сплаве, что приводит к локализации коррозионного разрушения.
Очевидно, что срок эксплуатации изделия в агрессивной среде солевых расплавов будет определяться общей скоростью и характером коррозии. Необходимо добиваться, чтобы она была равномерной сплошной, т.к. любая локализация приведет к ускоренному разрушению конструкции. Пути достижения этой цели включают в себя научно обоснованный выбор деформационной и термической обработки для получения благоприятного структурного и фазового состояния сплава, а также подготовку сплава в жидком состоянии перед кристаллизацией с целью более равномерного распределения легирующих элементов.
На основании вышеизложенного целыо настоящей работы является научно обоснованный выбор взаимообусловленных способов обработки на различных этапах промышленного передела для повышения комплекса коррозионных и механических свойств сплавов систем №-Сг-Мо и Ее-№-Сг-Мо, предназначенных для работы в ионных жидкостях.
В настоящей работе комплексом современных методов исследования изучены структурные и фазовые превращения в сплавах систем Ее-Сг-№-Мо и N

Дифференциальный термический анализ проводился на приборе “Netzsch STA 449 С Jupiter” в динамической атмосфере аргона при скорости потока 20 мл/мин со скоростью нагрева 20 °/мин. Схема измерительной ячейки прибора представлена на рисунке 2.4.
Образец
Рисунок 2.4 - Схема измерительной ячейки прибора “Netzsch STA 449 С
Jupiter”
Отличительной особенностью измерительной ячейки использованного прибора от классической схемы ДТА является то, что дифференциальная термопара типа S подключается к плоским площадкам, на которые помещаются тигли, в одном из которых находится исследуемый образец. Другой тигель при этом по инструкции допускается оставлять пустым, т. е. в отличие от классического ДТА, возможно производить съемку без эталона.
При проведении измерений, целью которых является определение теплоемкости, необходимо обеспечить максимальную площадь контакта исследуемого образца с тиглем, внутренний диаметр которого составляет не более 6 мм. Поэтому образцы для исследования представляли собой диски диаметром около 5 мм и высотой около 1 мм, размеры эталонного образца были аналогичными. При проведении экспериментов использовались платиновые тигли с крышками и проставками из оксида алюминия для предотвращения взаимодействия материала образца и тигля.
2.2.4. Испытания на коррозионную стойкость
Коррозионные испытания проводились на базе кафедр редких металлов и наноматериалов и физико-химических методов анализа Физико-технологического института УрФУ.
Для испытания коррозионной стойкости аустенитных сплавов ЭК77 и G35 отбирали образцы с разной морфологией выделения сигма-фазы. Каждый образец шлифовали и полировали с использованием системы пробоподготовки Struers, затем промывали дистиллированной водой, ацетоном марки ХЧ, сушили и измеряли массу. В каждом эксперименте использовали по три образца.