Структурная и фазовая стабильность жаростойких интерметаллидных сплавов и покрытий на основе β-фазы системы (Ni, Co, Fe)-Cr-Al

• Автор: Косицын, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 411 с. : ил

1. Стратегия развития жаростойких интерметаллиднмх сплавов и

покрытий, образующих защитную окисную пленку АЬОз

1.1. Проблема жаростойкости металлических материалов

1.2. Бетафаза на основе В2моноалюминнда МА как основная составляющая жаростойких иктерметаллидных покрытий и сплавов
1.3. Жаростойкие металлические композиции, образующие при окислении зашитую окисную пленку на основе АЬО

1.3.1.Термодиффузионные алюминидные покрытия

1.3.2. Жаростойкие защитные покрытия системы МсСгА1У

Мс1 иили Со

1.3.3. Жаростойкие ферритные сплавы на основе системы РсСгА1

1.4. Проблема повышения термической стабильности жаростойких металлических материалов

1.4.1. Пути повышения стабильности термодиффузионных алюминндных покрытий

1.4.2. Стабилизация структуры и свойств напыляемых покрытий системы ЩСоСгА1У
1.4.3. Совершенствование жаростойких ферритных сплавов РсСгА1
1.5. Металлофнзичсскис принципы и перспективные направления совершенствования многофазных жаростойких композиций на основе КВ2фазы
1. Материал и методы исследовании
1.1. Используемые материалы и методы их обработки
1.2. Методы испытаний и исследований
3. Разработка и исследование высокоресурсных защитных покрытий
на основе фазы МЛ, формируемых диффузионным поверхностным насыщением жаропрочных никелевых сплавов
3.1. Проблема зашиты лопаточного аппарата стационарных и транспортных ГТУ от высокотемпературного окисления и газовой коррозии
3.2. Разработка составов и технологии получения термодиффузиониых
легированных алюминидных покрытий
3.2.1. Термодинамический анализ газовой фазы при термодиффузионном алюмоенлнцировании
3.2.2. Алюмосилицидиые покрытия для сплавов на основе никеля
3.2.3. Модифицированное алюмосилицидное покрытие
3.2.4. Разработка порошковых алюмосилицирующих составов на основе ферросплавов с РЗМ
3.3. Влияние защитных покрытий на механические свойства жаропрочных сплавов
3.4. Особенности влияния кремния на защитные свойства и эволюцию структуры, химическою и фазовою состава алюминидных покрытий
при высоких температурах
3.4.1. Влияние кремния на диффузию в сплавах никельалюминий
3.4.2. Влияние кремния на защитные свойства окисной пленки аАгОз
3.4.3. Влияние кремния на коррозионную стойкость алюминидных покрытий
3.4.4. Влияние кремния на формирование структуры и фазового состава алюмосилицидных покрытий в процессе длительных тепловых выдержек
3.5. Особенности диффузионною алюмосилицирования высокохромистых
жаропрочных никелевых сплавов
3.6 Локальное лазерное модифицирование жаростойких защитных
покрытий на основе фазы
3.7. Выводы по главе
4. Разработка и исследование жаростойких эвтектических
композиций системы i
4.1. Влияние химического, фазового состава и структуры жаростойких Р7композиций Мс i иили Со на их защитные свойства при высоких температурах
4.2. Особенности структуры и свойств уРсплавов i, , i вблизи эвтектических составов
4.2.1. Сплавы ПСгА1
4.2.2. Сплавы СоСгА1
4.2.3. Сплавы СоСгА 1
4.3. Кинетика твердофазной эвтекгоидноперитектоилнон реакции Р7на7 в сплавах 0СоСгА1
4.4. Выводы по главе
5. Структурная и фа зонам нестабильность трехкомпонент ных эвтектических рус плавов
5.1. Структурные особенности рфазы эвтектических сплавов
СоД1 и СоСгА
5.2. Структурные и фазовые превращения в руэвтсктнках СгА1
5.2.1. Превращения при охлаждении от высокой температуры
5.2.2. Превращения в процессе отжига при различных температурах
5.3. Выводы по главе
6. Влияние кобальта и хрома на структурнофазовую термическую стабильность руэвтекгик никелевого угла системы МСоСгД1
6.1. Твердофазные реакции
6.2. Мартенситные превращения в рфазе
6.3. Распад пересыщенных р и утвердых растворов
6.4. Диаграммы струкгурнофазового состояния руэвтектик ЫьСоСтА
6.5. Выводы по главе
7. Образование сверхструктур высокою ранг а А2В и АВз в рВ2твердом рас1 ворс руэвтектических сплавов МСоСгА1
7.1. Упорядочение свсрхстехиомстричсских атомов никеля в В2рсшсткс Рснлавов А1
7.2. Кристаллография сверхструктур Ыо и 5А
7.3. Особенности упорядочения В2эА5Вз
7.3.1.Превращение ВВ в Ртвердом растворе руэвтектик ШСоСгА1
7.3.2.Превращение В2УУВ в нерссышснных Ртвсрдых растворах
на основе моноалюминида никоя
7.4. Особенности упорядочения В2АВ при низкотемпературном отжиге
7.4.1. Отжиг при 0С
7.4.2. Отжиг при 0С
7.5. Влияние кратковременного низкотемпературного отжига на структуру мартенси та в исследуемых сплавах
7.6. Выводы но главе
8. Создание высокожаросюйкнх материалов РеСгА1 с ОЦК
неупорядоченной решткой газофазным а.жтмровянием
тонких лент
8.1. Выбор технологии алнтирования
8.2. Влияние состава и структуры алитированной ленты на жаростойкость
и механическую прочность сложных сотовых изделий
8.3. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников


Напыляемые покрытия системы РеСгА1У очень ограниченно применяются для защиты жаропрочных никелевых сплавов изза недопустимо высокой интенсивности диффузионного взаимодействия компонентов покрытия И ПОДЛОЖКИ 4. В ТО же Время однофазные ферригные сплавы этой системы, обладая рекордно высокой жаростойкостью среди всех металлических материалов, окисляющихся с образованием защитной окисной пленки АОз, широко используются в качестве жаростойких материалов, особенно в тех случаях, когда в условиях высокотемпературной эксплуатации лимитирующим фактором оказывается не механическое, а окислительное воздействие. В частности, феррнтные сплавы РеСгЛ1 фехрали и хромали, содержащие мас. Эти сплавы но жаростойкости во многих атмосферах воздушной, углсродосодсржашсй, серосодержащей, в водороде, в вакууме превосходят нихромы. Особо следует отмстить их нечувствительность к примесям в атмосфере серы и сернистых соединений, которые губительны для нихромов. Из недостатков следует отмстить низкое сопротивление ползучести, обусловленное ферритной структурой. К хромалям. ХЮ5 0ХЮ5А, ХЮ5Т ОХЮ5ТЛ, ХЮ5Т 0ХЮ5А, 0ХЮ5ТВИ с итгрнсм к фехралям сплав XI, являющийся модификацией сплава ХЮ4. В последнее десятилетие жаростойкие феррнтные сплавы РеСгА1 вновь привлекли к себе внимание как наиболее перспективный материал для изготовления носителя катализатора в системе нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, где он используется в виде очень тонкой порядка мкм ленты фольги 6 особенности конструкции и условий работы такого каталитического блока подробно рассматриваются в главе 8. К подложке для катализатора, изготовленной из металлической фольги, предъявляются очень высокие требования пе только по жаростойкости, но и 0 термостойкости. Поэтому пластичная высоко жаростойкая ферритная сталь с небольшим коэффициентом теплового расширения оказалась более подходящей, чем никсльсодсржашис более дорогие аусгенитные жаростойкие стали или сплавы. Применение фехралей в виде тонких лент для изготовления сотовых структур каталитических конверторов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания стимулировало проведение исследований по оптимизации химического состава сплавов как по основным компонентам, так и по микродобавкам РАЭ. Эти исследования, особенно активно приводящиеся в Японии, ведутся в развитых странах с начала х годов. В настоящее время общепризнан в качестве основного сплав на основе железа, содержащий мас. Сг, 5 мас. А1, мнкролегировшшый РЗМ 0,1 мас. Ъ или Т. А0 концентрацию этого элемента в сплаве. Лабораторные и эксплуатационные испытания показали, что при оптимальном содержании алюминия порядка 5 мас. В то же время повышение концентрации алюминия позволяет значительно увеличить долговечность ресурс работы жаростойкой фольги 9, 0, но получение тонкой фольги с содержанием алюминия более 5 мас. Защитные свойства пленки аА0 на сплавах РсСгА могут в сильной мере повышаться про мнкролетрованни РАЭ. Наилучшую жаростойкость при температурах до С, особенно в условиях термоциклирования. РЗМ 7,1,2. Жаростойкие сплавы для покрытий и сами жаростойкие покрытия, предназначенные для длительной работы при высоких температурах, несомненно должны обладать высокой термической стабильностью. Учитывая многофазность диффузионных и напыляемых жаростойких покрытий, существенное отличие их по составу от защищаемого сплава в условиях диффузионного когтакта с ним, обеспечение требуемой стабильности оказывается весьма сложной как научной, так и технологической задачей. В промышленно развитых странах широко развернуты исследования, направленные на совершенствование существующих и создание новых жаростойких материалов и технологий их нанесения в виде защитных покрытий на изделия из жаропрочных никелевых сплавов. Это направление входит в число приоритетных 3. Термическая стабильность и эксплуатационные характеристики сложных многокомпонентных гстсрофазных систем определяются рядом термодинамических, кинетических и структурных факторов 4. Основным кинетическим фактором является диффузионная подвижность легирующих элементов в фазах и на многочисленных поверхностях раздела. Выбирая критичные факторы и внося в них тс или иные целенаправленные изменения с помощью леирования.