Особливості фазо- та структуроутворення, шляхи підвищення функціональних властивостей детонаційних покриттів на основі nial та евтектики (nial re) - Автореферат
Визначення області існування двофазних при кристалізації евтектичних сплавів для розробки оптимального складу порошків для газотермічного напилення покриттів. Вплив ренію на структуру, фазовий склад, механічні властивості сплавів системи Ni-Al-Re.
Аннотация к работе
Прогрес в цій галузі багато в чому визначається створенням нових конструкційних матеріалів та покриттів, застосування яких дозволяє поліпшувати найважливіші експлуатаційні параметри обладнання. Інтерметалідні сплави та покриття на основі NIAL з молібденом, гафнієм, танталом, ренієм, платиною, залізом відносяться до найбільш досліджуваних систем. Практичний інтерес до таких сплавів та покриттів обумовлений тим, що вони характеризуються високою температурою плавлення та модулем пружності, високою теплопровідністю, низькою густиною та надзвичайною стійкістю в окисному середовищі. У звязку з цим, представляє інтерес здійснити пошук евтектичної рівноваги в потрійній системі NIAL-Re, вибрати хімічний склад евтектичних сплавів, дослідити структуру цих сплавів та їх фізико-механічних властивості. Отримання евтектичної структури сплавів та виготовлення на їх основі порошків для газотермічного напилення детонаційних покриттів дасть можливість дослідити вплив ренію на службові характеристики матеріалу: підвищити низькотемпературну пластичність, структурну стабільність, вязкість руйнування та жаростійкість покриттів.Зроблено аналіз даних, що стосуються механічних властивостей евтектичних сплавів, покриттів на основі NIAL, особливу увагу приділено деформаційній поведінці евтектичних сплавів з різними легуючими елементами. Також відсутні дані про механічні властивості, при яких сплави та покриття на основі системи NIAL-Re мають оптимальні фізико-механічні властивості при підвищених температурах. Сплави з різним вмістом ренію були отримані методом електродугової виплавки сплавів, що дало можливість сформувати евтектичні структури, а також дослідити еволюцію структури. На першому етапі досліджувались сплави, склади яких розташовані на стехіометричному перерізі NIAL-Re потрійної системи NIAL-Re у межах від 0,2 до 3 ат.% Re. Детальне вивчення мікроструктур сплавів при різному співвідношенні Re і Al дозволило визначити області існування двофазних рівноваг між твердим розчином на основі інтерметаліду NIAL (b-фаза) та Re (g-фаза), а також визначити проекцію лінії подвійної моноваріантної евтектики (b-NIAL g-Re) на концентраційному трикутнику потрійної системи NIAL-Re (рис.В результаті проведених досліджень в рамках дисертаційної роботи встановлено структурні особливості та фізико-механічні властивості сплавів, розроблені жаростійкі детонаційні покриття на основі стехіометричного інтерметаліду NIAL та евтектики (b-NIAL g-Re). Так деформація до руйнування при випробуваннях на стиск евтектичного (b-NIAL g-Re) сплаву складає 6,2%, а для інтерметаліду NIAL - 1,5%. Встановлено, що жароміцність евтектичних (b-NIAL g-Re) сплавів потрійної системи NIAL-Re в інтервалі температур 700-1100 ОС у 2 рази перевищує цю характеристику у однофазного інтерметаліду NIAL, що зумовлено високою термічною стабільністю евтектичної структури. Встановлено суттєве підвищення стійкості проти окиснення на повітрі в інтервалі температур 800-1100ОС для покриттів з евтектичних (b-NIAL g-Re) сплавів потрійної системи NIAL-Re в порівнянні з покриттями з однофазного інтерметаліду NIAL.
План
Основний зміст роботи
Вывод
В результаті проведених досліджень в рамках дисертаційної роботи встановлено структурні особливості та фізико-механічні властивості сплавів, розроблені жаростійкі детонаційні покриття на основі стехіометричного інтерметаліду NIAL та евтектики (b-NIAL g-Re).
1. В потрійній системі NIAL-Re встановлені температурно-концентраційні параметри моноваріантного евтектичного перетворення LDB-NIAL g-Re та визначенні межі області існування двофазних при кристалізації сплавів (b-NIAL g-Re). Встановлено наявність квазібінарного перетину, визначено склад евтектичного сплаву (ат.%) 48,75Ni 48,75Al 2,5Re та температура плавлення (b-NIAL g-Re) евтектики, яка складає 1665 ОС.
2. Встановлено, що евтектичний сплав складу (ат.%) 48,75Ni 48,75Al 2,5Re характеризується більш високою низькотемпературною пластичністю в порівнянні з однофазним сплавом NIAL в литому стані. Так деформація до руйнування при випробуваннях на стиск евтектичного (b-NIAL g-Re) сплаву складає 6,2%, а для інтерметаліду NIAL - 1,5%. Це обумовлюється тим, що в евтектичних сплавах змінюється механізм руйнування, а саме зростає доля транскристалітного сколу.
3. Встановлено, що жароміцність евтектичних (b-NIAL g-Re) сплавів потрійної системи NIAL-Re в інтервалі температур 700-1100 ОС у 2 рази перевищує цю характеристику у однофазного інтерметаліду NIAL, що зумовлено високою термічною стабільністю евтектичної структури.
4. Встановлено суттєве підвищення стійкості проти окиснення на повітрі в інтервалі температур 800-1100ОС для покриттів з евтектичних (b-NIAL g-Re) сплавів потрійної системи NIAL-Re в порівнянні з покриттями з однофазного інтерметаліду NIAL. Вирішальним фактором, який визначає характер окиснення цих покриттів, є співвідношення швидкостей формування в них оксидів алюмінію та нікелю. Структура захисного оксидного шару окалини, яка формується на покритті з однофазного інтерметаліду NIAL, являє собою моношар Al2O3 з включенням шпінелі. На покритті з евтектичного (b-NIAL g-Re) сплаву формується захисна двошарова окалина, в якій зовнішній шар - шпінель, внутрішній - оксид алюмінію.
5. Встановлена можливість використання двофазних евтектичних сплавів системи NIAL-Re як основи для створення детонаційних покриттів з підвищеною жаростійкістю та жароміцністю для захисту нікелевих сплавів.
6. На Київському заводі цивільної авіації ЦА №410 були проведені атестаційні випробування жаростійких детонаційних покриттів на основі евтектики (b-NIA g-Re). Випробування показали, що покриття має підвищену адгезійну міцність з основою на, яку нанесено, задовільну пластичність, високу твердість і характеристики міцності при підвищених температурах.
Список литературы
1. Барабаш О.М., Барабаш М.Ю., Оликер В.Е. Влияние рения на формирование структуры эвтектических сплавов на основе b-NIA g-Re // Порошковая металлургия. - 2003. - №3-4. - С. 84-89.
2. Барабаш М.Ю., Олікер В.Ю. Мікромеханічні випробування NIAL-Re сплавів методом індентування // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2005. - №2. - С. 48-51.
3. Barabash M. Yu., Martynchuk E.L. Structure and mechanical properties of nickel aluminide-rhenium eutectic alloy // Functional materials. - 2005. - V. 12, 3. - Р. 512-516.
4. Барабаш М.Ю., Олікер В.Ю., Гридасова Т.Я., Гречишкін Є.Ф. Дослідження тріщиностійкісті детонаційних NIAL-Re покриттів // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2005. - №4. - С. 56-59.
5. Олікер В.Ю., Барабаш М.Ю., Гридасова Т.Я., Гречишкін Є.Ф., Тимофєєва І.І. Поведінка детонаційних покриттів на основі інтерметаліду NIAL при термоциклічному окисненні // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2005. - №6. - С. 56-63.
6. Barabash M. Yu., Oliker V.E. Rhenium content eutectic alloys based on aluminide nickel for airspace constructional details // ІІ Міжнародна конференція «Materials and Coatings for Extreme Performances: Investigations, Applications, Ecologically Safe Technologies for Their Productions and Utilization», Кацівелі, Крим, 16-22 вересня, 2002. - C. 368-369.
7. Barabash M. Yu., Martynchuk E.L. Structure and properties of nickel aluminide based alloys with rhenium // VI Міжнародна наукова конференція «EUTECTICA-VI», Запоріжжя 23-26 вересня, 2003. - С. 219-222.
8. Barabash M. Yu. Structure and properties of nickel aluminide rhenium eutectic alloy // IV International Young Scientists Conference «Problems of Optics & High Technology Material Science SPO 2003, Kyiv, Ukraine, October 23-26, 2003. - C. 61-62.
9. Barabash M. Yu. Investigations of the mechanical properties b-NIA g-Re eutectic alloys // V International Young Scientists Conference «Problems of Optics & High Technology Material Science SPO 2004, Kyiv, Ukraine, October 28-31, 2004. - C. 115-116.