Механизм и кинетика окисления и азотирования сплавов никеля с металлами VI группы

• Автор: Эрнандес Ферейра, Арселио
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 149 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОКИСЛЕНИЕ И АЗОТИРОВАНИЕ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ С МЕТАЛЛАМИ У1А ГРУППЫ

1.1. Окисление сплавов никельмолибден .

1.2. Окисление сплавов никельвольфрам.

1.3. Окисление сплавов никельхром

1.4. Влияние молибдена, вольфрама, железа и циркония

на окисление нихромовых сплавов

1.5.Азотирование жаропрочных сплавов на основе

никеля

Глава П. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Постановка задачи
2.2. Выбор и обработка сплавов для исследования .
2.3. Методика исследования
2.3.1. Термогравиметрический метод.
2.3.2. Методика исследования процессов азотирования .
2.3.3. Рентгенографический анализ продуктов окисления. . .
2.3.4. Дилатометрический анализ.
2.3.5. Испытание на износ
2.3.6. Испытание на длительную прочность .
2.3.7. Оптическая и растровая электронная микроскопия. Микродюрометрический анализ
Глава Ш. КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ С
МЕТАЛЛАМИ У1А ГРУППЫ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ОБРАЗОВАННЫХ ОКИСЛОВ. ВЛИЯНИЕ И МЕХАНИЗМ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДОБАВОК ЖЕЛЕЗА, ЦИРКОНИЯ И АЛКМИНИЯ
3.1. Влияние добавок железа на процессы окисления сплавов никельмолибден и никельвольфрам
3.1.1. Кинетика окисления сплавов никельмолибден и никельвольфрам с добавками железа
3.1.2. Рентгенографический анализ продуктов окисления .
3.1.3. Механизм воздействия железа в сплавах никельмо
либден и никельвольфрам при окислении
3.2. Влияние совместного легирования молибденом и вольфрамом на процессы окисления сплавов 5Сг5РеМоУ.
3.2.1. Кинетика окисления сплавов ЛИ5Сс5ГеМаиг в зависимости от относительного содержания молибдена и вольфрама.
3.2.2. Рентгенографический анализ образованных окислов. . .
3.3. Влияние добавок циркония и алкминия на процессы окисления сплавов Ж 5Сг 5Ре 6к.
3.3.1. Кинетика окисления сплавов УсРзегРРг8МоМ
с добавками алкминия и циркония
3.3.2. Фазовый состав образованных окалин .
3.3.3. Механизм воздействия циркония и алкминия в сплавах
Лйи5Ре 8М0У при окислении.
3.3.4. Длительная прочность сплава Жг5Рг.5Ре8Мо
Выводы.НО
Глава 1У. ВЛИЯНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ МОЛИБДЕНА И ВОЛЬФРАМА, ДОБАВОК ЦИРКОНИЯ НА ПРОЦЕСС АШР0ВАБИЯ СПЛАВОВ
4.1. Кинетика образования нитридных фаз и механизм азотирования в сплавах МЛ5Г 5Ре М,1у III
4.2.Поверхностное упрочнение образцов сплавов в результате азотирования. Микротвердость и износостойкость. . .
4.3. Влияние азотирования на жаростойкость сплавов
У5Съ5РеМУ.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Первая глава содержит обзор советской и зарубежной литературы, в которой рассмотрены процессы окисления никелевых сплавов с молибденом, вольфрамом и хромом, влияние добавок других элементов, а также применение азотирования никелевых жаропрочных сплавов и влияние на их свойства. Во второй главе на основании анализа современного состояния вопроса сформулирована постановка задачи, указан состав исследованных сплавов, описаны способы приготовления образцов для исследования и экспериментальная методика, использованная в работе. В четвертой главе приведены результаты изучения процессов азотирования сплавов с хромом. На основе экспериментальных данных предложен механизм азотирования. Показано влияние азотирования на прочностные поверхностные свойства слоев этих сплавов (твердость и износостойкость) и на их жаростойкость. ГЛАВА I. Прис и Лукас [ ? С в атмосфере воздуха и в смеси воздуха с парами парафина. Б таблице 1. Как видно из таблицы, скорость окисления этих сплавов сравнительно мало изменяется при 0-0°С, хотя выше Ю°С несколько увеличивается по сравнению со скоростью окисления чистого никеля. Характерно, что при окислении этих сплавов не обнаружен его летучий окисел Мо. Таблица 1. Окалина на этих сплавах двухслойная. Внешний слой состоит из лло темно-зеленого цвета, а внутренний - из смеси ЛИ О и ЛИМаОц(молибдат никеля) блестящего зеленого цвета. При охлаждении внешний слой отслаивается и при ударе отскакивает. Более поздние исследования Бреннера [] частично подтвердили эти сведения и уточнили механизм окисления никель-молибдено-вых сплавов. Он изучал окисление сплавов с содержанием молибдена до ,$ в интервале температур 0-Ю°С в кислороде при атмосферном давлении. Если не считать отключений на начальных стадиях, то кинетические кривые подчиняются параболическому закону, а константы скорости окисления (табл. Аррениуса. Из зависимости параболической константы окисления при °С от содержания молибдена (рис. Микроскопическое исследование поперечного сечения окисленных образцов и рентгеноструктурный анализ позволили идентифицировать окислы МсО ъЛ/сОМоОц\ наблюдать выделение MqQz в сплаве. Окалина состоит из трех слоев: наружного слоя J/cQ , среднего слоя МсМаОцж внутреннего слоя подокалины из MoOz (рис. Ro-шМиМоОч в окалине возрастает как функция содержания молибдена в сплавах от 2 до 5$, в сплаве с 4,8$ молибдена - до $ в сплаве с ,$. Сложный окиселЛ/сА/р0#№хе? Глейсер и др. Рис. Рио. Таблица 1. Таким образом, образование Я/МоС/у и Мо можно рассматривать как эффекты второстепенного значения. Мо+4 ЯШ-— ЖМ0 Оч + ЗА// . Окисел М2 возникает в сплаве благодаря диффузии ионов кислорода внутрь. Движущей силой этого процесса должна быть разность между давлением диссоциации Я/МоОу и парциальным давлением кислорода в сплаве. Таблица 1. С увеличением температуры возрастает растворимость молибдена в ЯШ и часть катионов молибдена, достигая поверхности раздела окисел-газ, реагирует с кислородом и образует летучий окиселМо. Таким образом, при Ш8°С для сплава с , % молибдена в течение ,5 часов образовалось 6,2*“® кг/гл^ окисла МоО&. В этом случае катастрофического окисления не обнаружено, как, например, у желе-зо-молибденовых сплавов, легированных никелем и хромом м. Л/? Мо0г в слое внутреннего окисления, затрудняющих диффузию катионов никеля. Пизини и др. СцМр (% А/с и %Мо) термогравиметричес-ким методом в интервале температур 0-Ю°С в течение часов при давлении кислорода 0, Мпа. Они сообщили, что скорость окисления чистого никеля и сплава Мс'ц М0 становятся сопоставимыми после нескольких часов окисления, хотя окисной слой ЛсО , растущий на сплаве А/с^Мо , содержит незначительное количество молибдена. Полученные значения температурного коэффициента скорости процесса окисления обоих материалов тоже очень близки. Авторы считают, что подслой ~л! Мо Оц образуется на начальных стадиях окисления в результате взаимодействия внешнего слояЛ7с лежащим под ним/^^. Они также показали, что катионы никеля и молибдена диффундируют наружу через поры внешнего слоя МсО и реагируют с диффундирующим внутрь кислородом.