Твердые сплавы

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

ния того, почему окалиностойкость этого же сплава при более высоких температурах значительно лучше, нет. Из рис. 119 следует, кроме того, что механизм окисления очень сложен. Проникновение окислов между границами зерен TiC, наблюдавшееся у сплавов TiC—W (70/30) (рис. 120), у сплавов с кобальтовой связкой не замечено. Устойчивость к окислению сплавов TiC—Со определяется теми химическими процессами, которые приводят к
...
образованию в зоне кислородной диффузии газонепроницаемого слоя окалины. Принято считать, что СоО • С02О3
...
Практические испытания лопаток производили при температуре подаваемых газов 1200°С и скорости вращения до 17 500 об]мин. Поломки лопаток, происшедшие при этом, были связаны либо с критическими вибрациями двигателя, либо с напряжениями у края лопатки. Другие поломки происходили в самом турбинном колесе, по-видимому, вследствие перегрева колеса из-за сравнительно высокой теплопроводности материала на карбидной основе. Это обстоятельство вызывало необходимость реконструкции колеса и лопатки, по крайней мере, для кратковременного использования при высокой рабочей температуре. Однако ни один из применявшихся до настоящего времени сплавов не обладал окалиностой-костью, достаточной для того, чтобы его можно было использовать в течение 10 ч при температурах 1150° С и выше. Кроме того, для устранения поломок лопаток требовалось повысить устойчивость к термоударам и ударную вязкость. В дальнейших исследованиях выяснились три разных направления:
...
Сплавы TiC—Со, как уже упоминалось выше, не обладают достаточной окалиностойкостью. Рэдмонд и Смит [151] обнаружили, что добавка к сплавам TiC—Со твердых растворов из карбидов ниобия, тантала и титана заметно увеличивает окалиностойкость.
...
Воздействие добавок этих тройных твердых растворов на окалиностойкость сплавов TiC—Со с содержанием Со 12,3% (по объему) выражено графиком (рис. 123). Данные графика основаны на увеличении толщины слоя окалины в результате 64-ч нагрева образца при 980° С в муфельной печи в атмосфере воздуха. Обращает на себя внимание особенно заметное повышение окалиностойко-сти при добавке 10—20% твердого раствора.
...
Рис. 123. Влияние добавки твердого раствора NbC—ТаС—TiC на окалинообразование твердого сплава TiC—Со (нагрев 64 ч
...
Рис. 124. Предел прочности при изгибе твердых сплавов на основе TiC с присадкой твердого раствора NbC—ТаС—TiC (по Рэдмонду и Смиту)
...
жания твердого раствора предел прочности при изгибе как на холоду, так и при нагреве снижается. Обусловленное легированием снижение прочности для многих областей применения является, по-видимому, допустимым. Материал, состоящий из 65% TiC, 15% твердого раствора NbC—ТаС—TiC и 20% Со, известен под фирменным названием «Кентаниум К 138А». Согласно работе [156], предел прочности при изгибе этого материала при 980° С равен 70,2 кГ/мм2, т. е. больше, чем для сплава такого же состава по рис. 124; длительная прочность при 820° С превышает 31,6 кГ/мм2, модуль упругости равен 40 000 кГ/мм2, а плотность составляет
...
Рис. 126. Длительная прочность сплава «Кентаниум К138А» в сопоставлении с типичными высокожаропрочными сплавами (по Рэдмонду):
...
5,8 г/см3, коэффициент теплового расширения в температурном интервале 20—650°С равен 8,1 • Ю-6 и теплопроводность 0,075 кал/(см • сек • град).
...
Рэдмонд приводит, кроме того, данные по длительной прочности «Кентаниума К 138А» при 980° С. Как следует из рис. 126, длительная прочность этого материала значительно выше, чем у обычных высокожаропрочных сплавов. Это преимущество становится особенно заметным, если принять во внимание плотность (рис. 127).
...
Рэдмонд сделал вывод, что сплав «Кеннаметал К138А» и другие аналогичные сплавы следует применять в тех случаях, когда требуются высокая прочность, хорошая устойчивость к окислению и стойкость к термоударам при температуре вплоть до 1200°С. Допустимой рабочей температурой для лопаток газовых турбин ротора
...
и статора считается 1090° С. Кроме того, Рэдмонд полагает, что подобные твердые сплавы на основе TiC можно применять также и там, где требуется высокое сопротивление деформации и газонепроницаемость при температуре до 1500° С. Применение этого сплава возможно и при кратковременном соприкосновении с жидкими металлами и быстрыми токами газов при температуре до 2500°С.
...
Рэдмонд упоминает далее о сооружении специальной газовой турбины, наиболее ответственные детали которой изготовлены из твердого сплава на основе TiC.
...
Рис. 127. Длительная прочность сплава «Кента-ниум К138А» в сопоставлении с обычными жаропрочными сплавами с учетом плотности (по Рэдмонду):
...
В одной из поздних работ [157] Рэдмонд и Грэхэм сообщают, что сплавы на основе TiC с 15% твердого раствора NbC—ТаС—TiC и 20—30% никеля в качестве связки превосходят по устойчивости к окислению сплавы с кобальтовой связкой. Кроме того, Рэдмонд и Грэхэм приводят данные по длительной прочности различных сплавов нового типа на основе TiC (табл. 70) и рассматривают вопрос о сжимающих и растягивающих нагрузках в условиях эксплуатации, например у турбинных лопаток, а также связанные с этим конструктивные проблемы.
...
В связи с этим оказались существенно важными эксперименты, которые проводил Роач [158] на изделиях из карбида титана, не содержащего связки. В результате экспериментов Роач предложил другой способ повыше-
...
Длительная прочность новых марок сппавов типа «Кентаниум» (по Рэдмонду и Грэхэму]
...
таким путем образцы прокаливали в течение одного часа при 650, 850, 1200 и 1400° С, после чего определяли их увеличение в массе. Приведенные на рис. 128 данные свидетельствуют о том, что наилучшая устойчивость к окислению достигается при 5% хрома. При более низком (0,5—1%) или более высоком (10—20%) содержании хрома устойчивость к окислению меньше.
...
Объяснить описанное явление трудно. Роач обнаружил изменение линии рентгеновской диффракции и в соответствии с этим предположил образование твердых растворов. Возможно, однако, что часть образовавшегося промежуточного металлического хрома играет роль связки. Таким образом, эксперименты Роача следует сопоставить с экспериментами Трента и его сотрудников [159], а также Киффера и Кёльбля [44] по хромсодержа-шей связке. Во всяком случае, можно считать, что защитное действие хрома свидетельствует об образовании прочно соединяющейся с основным материалом и газонепроницаемой защитной пленки, содержащей окись хрома. Проводимые в настоящее время исследования высокожаропрочных карбидных сплавов типа Т1С—Сг3— —Сг3Сг—Ni и TiC—Сг3Сг—Со были начаты Трентом и другими исследователями [72, 159]. Содержание карбида хрома в испытуемых ими материалах составляло 4—12%, а связки 20—60% TiC. Химический состав и физико-механические характеристики исследованных сплавов приведены в табл. 71.
...
Химический состав и свойства высокожаропрочных сплавов на основе
...
Согласно данным Энгеля [147], хром по своим легирующим свойствам является удачно выбранной связкой. Одновременно с этим, учитывая положительные свойства СггОз, можно считать, что применение хрома в качестве связки приводит к созданию твердых сплавов, которые как по окалиностойкости, так и по физико-механическим характеристикам удовлетворяют требованиям высокотемпературной техники. В то время как эксперименты с чистым хромом в качестве связки, согласно данным работы [148], не привели к хорошим результатам, сплавы со связкой Со—Сг, Ni—Сг и Со—Ni—Сг оказались значительно более подходящими Подобные материалы производятся в настоящее время в широком масштабе [160].
...
Это новое открытие явилось результатом систематических исследований окалиностойкости твердых сплавов Киффером и Кёльблем [44]. В табл. 72 приведены данные по составу, твердости и пределу прочности при изгибе этих материалов, а в табл. 73 — данные по окалино-образованию после нагрева образцов (8x8X20 мм)
...
с данными по окалинообразованию обычных твердых сплавов (см. выше), то преимущества сплавов типа WZ становятся очевидными.
...
Данные по окалинообразованию сплава WZ12t> приведены на рис. 132 в виде изотермы окисления при 900, 1000 и 1100° С. При этом увеличение в массе зависит от длительности нагрева. Окалинообразование протекает по параболическому закону и, следовательно, приводит к образованию слоя окалины. Это подтверждается также сопоставлением прокаленного образца сплава WZ с любым другим твердым сплавом (рис. 133). Микроструктура одного из сплавов типа WZ показана на рис. 134.
...
тыс «евсрхжаропрочиые» сплавы [44]. При температуре выше 820°С сопоставление становится невозможным, так как эта температура является максимально допустимой для литых сплавов. Литературные данные для температур испытания выше 900° С отсутствуют.
...
Турбину, лопатки, валки и роторы которой изготовили из твердых сплавов типа WZ, испытали в условиях, сходных с эксплуатационными. Длительная прочность
...
п окалиностойкость лопаток при 1000°С были удовлетворительными. Однако в корнях лопаток возникли трещины [6, 27, 30] из-за недостаточной стойкости к термоударам и невысокого прсделг1
...
На рис. 136 показаны различные турбинные колеса, лопатки и другие детали, изготовленные из твердого сплава типа WZ [80, 85—87, 115]. В то время как в производстве турбин твердые сплавы на основе TiC внедрены не были, в других областях применения при высоких температурах детали из сплавов WZ (опоры и оправки машин для испытания на жаропрочность [161—163], пуансоны, насадки для патрубков [34] и др.) очень хорошо оправдали себя.
...
Высокая устойчивость твердых сплавов па основе TiC к жидким металлам, например к висмуту и в особенности к перегретым щелочным металлам [101 —163], могла бы способствовать использованию этих материалов в реакторостроении.
...
Новые открытия в этой области охватывают далее твердые растворы TiC с другими тугоплавкими карбидами. При этом в качестве связки применяются коррозион-ностойкис и жаропрочные сплавы Со—Сг, Ni—Cr и Со-Ni—
...
По данным Рэдмонда и Смита, хорошие результаты получены при испытании твердых растворов на основе TiC—ТаС—NbC (см. данные по WZ3). Согласно данным Киффера и Кёльбля [44], эксперименты с твердыми растворами TiC—Мо2С, пропитанными сплавами
...
В Англии сплавы, аналогичные сплавам WZ, выпустила фирма «Метро-Виккерс» под маркой «Эльмет HR». На рис. 1.37 приведены изотермы окисления сплава с 50% TiC, 25% Ni, 14,25% Сг и 10,75% Со при 800, 900, 1000 и 1200°С после нагрева образцов в смеси парафин --воздух. По окалинообразовяпшо сплав «Эльмет» значительно превосходит сплав «Нимоник 80А» (рис. 138).
...
ли, что при 850° С сплав «Эльыет» может выдержать 3500—4000 циклов, тогда как сплавы Ni—Cr—Ti выдерживают только 2000 циклов. Данные по жаропрочности и длительной прочности совпадают с аналогичными данными для сплавов типа WZ.
...
Рис. 138. Окалшшобра-зиваппс сплава «Эльмет IIR» н сплава «Нимоппк 80А» (нагрев в течение 50 ч):
...
20—30%. Добавка 25% NbC, ТаС, ZrC и Cr203 улучшает усталостные свойства. Сплавы, содержащие наряду с 45—60% TiC, 20—25% ТаС и 20—30% жаропрочной связки, превосходят наилучшие аустенитные стали (особенно если учесть соотношение прочность — плотность). Окалиностойкость при температуре 1200°С оказалась в обоих случаях одинаковой.
...
Состав связки в твердых сплавах на основе TiC изменяли неоднократно [48, 76, 123, 132, 141, 164]. Так, изучили влияние связок Ni—Mo, Ni—А1 и Ni—Mo—Al на жаропрочность [6, 76, 85]. Чех [123] изучал возможность взаимодействия Ni, Со, Сг, Mo, Nb, Si, Ti и NiAl3 с TiC. Сугияма и Судзуки [132] исследовали сплавы со связкой Ni—Сг—Мо (60/20/20).
...
При первых практических экспериментах по применению твердых сплавов на основе TiC для турбинных лопаток выявилось, что наряду с жаропрочностью большое значение имеет также предел прочности при ударном изгибе [6, 23, 26, 28, 48, 71, 76, 81, 85-88, 90, 93, 99—101, 121, 122, 165]. Эту характеристику определяли различные исследователи [6, 48, 71, 76, 81]. Сопоставление полученных величин в связи с этим затруднительно. Так, Пфаффипгер с сотрудниками [85—87] дает для сплавов типа WC с 25—65% связки (поперечное сечение образцов 10x10 мм2,
...
Поскольку на пластичность и прочностные характеристики влияет не только состав сплава, но и структура, т. е. форма и размер зерен карбидной фазы и ее распределение в связке, этой проблеме было уделено особое внимание и. при изучении твердых сплавов на основе TiC [82, 166—168].
...
Таким образом, сплавы типа «Кентаниум», марки WZ и аналогичным образом изготовленные сплавы немецких и английских марок в настоящий момент явля-
...
ются наиболее перспективными с точки зрения высокотемпературного применения сплавов на карбидной основе. Предположение, что эти материалы пригодны для различных видов применения при рабочих температурах 1000°С,
...
Изготовление фасонных деталей, например турбинных лопаток, из твердых сплавов на основе карбида титана в основном проходит через те же стадии, что и деталей из твердых сплавов, предназначаемых для резания [80, 85, 130]:
...
подвергают окончательному шлифованию (доводке) алмазом. Сплавы с высоким содержанием связки можно также обрабатывать твердыми сплавами с высокой твердостью [85].
...
Трудности при формировании привели к тому, что в некоторых случаях оказалось целесообразным применять обычное в керамическом производстве шликерное литье [120, 169, 170]. Твердосплав
...
ную смесь взмучивают путем добавки водного раствора электролита; полученный таким путем шликер заливают в гипсовые формы, отсасывающие воду. Затем детали легко извлекают из формы и после удаления остатка суспензионной среды подвергают окончательному спеканию.
...
Особо важное техническое значение при изготовлении твердых сплавов на основе карбида титана с высоким содержанием связки имеет метод пропитки [44, 62, 64, 70, 79, 88, 93, 94, 98, 121, 126, 171]. Можно подвергать пропитке все существующие сплавы. Об основах процесса
...
бинных лопаток внес Гётцель с сотрудниками [79, 88, 93, 98, 99, 171]. Для улучшения ударной вязкости при этом разработан метод, по которому можно нанести на поверхность лопатки тонкую пленку вязкого пропитывающего сплава (рис. 139). Аналогичное действие оказывают также нанесенные гальваническим путем пленки никеля или сплава никель — хром [23, 76, 103; 122]. В то время как термическая обработка и пескоструйная обработка [101, 126] не улучшают заметным образом ударную вязкость, так называемый «железобетонный» метод — внедрение высокопрочных и пластичных металлических сеток или же волокон в пористую массу — имеет некоторый успех [76, 122]. При этом выбранные металлы и сплавы не должны реагировать при необходимых высоких температурах спекания с твердым сплавом и в то же время не должны охрупчиваться вследствие рекристаллизации.
...
Современные, устойчивые к рекристаллизации, сплавы переходных металлов, главным образом ниобиевые и танталовые, могли бы обеспечить дальнейшее улучшение свойств и наряду с нанесением вязких окисных пленок способствовать успеху применения твердых сплавов на основе карбида титана и для турбин.
...
Моор с сотрудниками [172, 173] предложил улучшить окалиностойкость твердых сплавов на основе TiC (без добавления другого карбида) путем нанесения эмале-видного керамического покрытия. Этот способ был ранее предложен для защиты молибдена и вольфрама при высоких температурах [43].
...
Присадка к керамике металлического хрома способствует образованию покрытия, хорошо соединяющегося с основным материалом. Содержащий щелочи агломерат (табл. 74), взятый в количестве 20% (по массе), размалывали и смешивали с 80% порошка хрома и 5% глины До
...
Состав эмалей для высокотемпературной защиты твердых сплавов на основе
...
В поисках высокотемпературных материалов были изучены различные сочетания TiC с неметаллическими твердыми материалами (В4С,
...
В то время как материалы на основе TiC—В4С [174, 179], TiC—SiC—В4С [180], TiC—TiB2—Со—Si [181] TiC— SiC—TiSi2 (Ti5Si3) [182] и др. оказались технически малопригодными, композиционные материалы TiC—TiB2 удачно использовали для изготовления лодочек при выпаривании металла в вакууме. Материалы же типа AI2O3
...
Наряду с горячепрессованными изделиями из чистых TiC, ZrC и HfC в качестве высокотемпературных материалов опробовали также и карбиды других металлов. Так, Вильяме [183] описывает получение и свойства горячепрессованных изделий из чистого WC. Чиотти [184] изготовлял фасонные изделия из ТаС, NbC и UC. Помимо недостаточной устойчивости этих карбидов в окислительной атмосфере, Чиотти отмечает также их относитель-
...
ную хрупкость в случае отсутствия связки. Речь может идти только об отдельных случаях их использования в качестве материалов для тиглей и для конструкционных деталей в высокотемпературных печах с пеокнслптель-ной атмосферой. Ракетные сопла из чистого ТаС, так же как из HfC, непригодны для использования; в то же время защитные пленки из этих карбидов на поверхности вольфрама или сплавов вольфрам — тантал между соплом и графитовым теплопоглотителем являются весьма перспективными.
...
Гамьян и Лидман [186] обнаружили, что во время горячего прессования смеси карбид циркония — ниобий (12% Nb) ниобий вступает во взаимодействие с карбидом циркония, в результате чего образуются карбид ниобия и цирконий. Карбид ниобия образует с остаточным карбидом циркония твердые растворы. При плотности, равной 6,22 г/см3,
...
Согласно Гамьяну и Лидману [187], свойства горяче-прессованного карбида хрома сильно зависят от размера зерен кристаллитов, а также от температуры и длительности спекания. Образцы, подвергавшиеся горячему прессованию в течение 45 мин
...
Основываясь на работах Ван Аркеля [188] и в особенности Моерса [189], Кэмпбелл и другие исследователи [39] изучали процесс нанесения карбидных покрытий путем осаждения из газовой фазы.
...
Процесс этот основан на том, что над материалом-носителем, нагретым при высокой температуре, заставляют реагировать газовую смесь из галоидного соединения металла, окиси углерода или какого-либо углеводорода и водорода. Отдельные особенности процесса уже описывались ранее '. Карбидные покрытия можно получить также путем нанесения слоя металла с последующей его карбидизацией.
...
Нанесение высокотемпературных, коррозионностой-ких и окалиностойких защитных покрытий на такие детали, как турбинные лопатки, позволяет применять материалы, которые хотя и обладают при высоких температурах требуемыми механическими характеристиками, но имеют низкие коррозионные свойства. Это означает, что чистые карбидные защитные пленки на карбидных или графитовых изделиях, а также на металлических носителях, например из молибдена, вольфрама или сплавов W—Та, являются перспективными в неокислительных условиях.
...
Кэмпбелл описывает также процесс осаждения из газовой фазы нитридов, боридов, силицидов и окислов (см. раздел «Силициды»). Поскольку некоторые тугоплавкие» бориды и силициды, в особенности дисилицид молибдена, значительно более жаростойки (устойчивы к окислению при высоких температурах), чем карбиды, применение этих твердых материалов при высоких температурах значительно перспективнее применения чистых карбидов.
...
Несмотря на значительные усилия, затраченные на разработку новых видов высокотемпературных материалов на основе твердых материалов, до настоящего времени в турбиностроении при изготовлении лопаток, используемых при температуре до 900° С, преобладают все усовершенствованные «сверхжаропрочные» сплавы.
...
Для температурного интервала 900—1100° С, несмотря на более или менее успешное конструирование экспериментальных турбин, не удалось внедрить ни жаропрочные и окалиностойкие твердые сплавы на основе TiC (тип WZ), ни композиционные материалы на основе молибденовых сплавов с защитными покрытиями из сплавов Ni—Сг (инконель и нимоник). У первой группы материалов не удалось в достаточной мере повысить предел прочности при ударном изгибе на холоду и при нагреве. У второй же группы материалов оставляет желать лучшего диффузионная защита против окисления. Испытание лопаток из окалиностойких ниобиевых сплавов, как защищенных, так и незащищенных, еще не дало удовлетворительных результатов. В то же время защищенные силицидами ниобиевые сплавы применяются в настоящее время в космических аппаратах.
...
Твердые сплавы, содержащие карбиды, бориды и силициды (твердые материалы со вспомогательным металлом-связкой), не нашли себе применения при изготовлении турбин так же, как и чистые твердые материалы, интерметаллические соединения сочетания металл — окисел металла (керметы), специальная керамика, а также сплавы платины с различными металлами (последние из-за высокой стоимости и значительной плотности).
...
Для электронагревателей, работающих в температурном интервале 1200—1700° С, новым конкурентом графита (возможная температура эксплуатации в атмосфере окиси углерода — 2500° С и выше) и карбида кремния (максимальная температура эксплуатации на воздухе 1500° С) в настоящее время является дисилицид молибдена. Однако для подвижных деталей и таких случаев применения, когда требуется высокая устойчивость к термоударам и высокий предел прочности при динамическом (ударном) изгибе, такие материалы, как MoSi2 и SiC, непригодны.
...
У графитовых сопел, работающих при 2000° С и выше с защитными покрытиями и без них, появились серьезные конкуренты в виде чистых молибдена и вольфрама, сплавов на основе молибдена и вольфрама, а также композиционных материалов типа W—Ag. Однако тормозом для их широкого внедрения является не полностью разрешенная проблема защиты поверхности. Особое значение при этом приобретает разработка пластичных на холоду и при нагреве сплавов систем W—Re, Mo—Re и Mo—Os, которая сильно пополнила основные исследования в области многокомпонентных сплавов тугоплавких металлов друг с другом и с металлами платиновой группы.
...
Наиболее перспективные молибденовые сплавы содержат небольшие количества металлов группы IVa и углерода, а высокая жаропрочность их достигается дисперсионным упрочнением в результате выпадения карбидов, а иногда нитридов этих металлов. Таким образом, мы опять приходим к металлоподобным твердым материалам, т. е. замыкаем круг направления развития высокотемпературных материалов.
...
Харвуд и Промайзель [20] рекомендует следующее направление исследований по дальнейшей разработке высокожаропрочных материалов.
...
* Сокращенное от Sintered Aluminium Powder (Pulver) —спеченный алюминиевый порошок. В отечественном производстве САП Прим.
...
Если не учитывать применение азота в азотированных сталях, этот элемент в сталях был всегда в большей или меньшей степени нежелательным. В настоящее время в специальных сталях азот оказался ценным легирующим компонентом. В связи с этим исследователи занялись вопросами плавления и азотирования стали под высоким давлением в автоклавах. По этой же причине в последнее время приобрел промышленное значение азотированный феррохром.
...
Число попыток применения чистых нитридов переходных металлов группы IVa—Via или же их твердых растворов с карбидами этих металлов для высокотемпературного применения до настоящего времени было невелико, несмотря на то что эти материалы и в особенности нитриды групп IVa—Va являются тугоплавкими и устойчивыми материалами. Уже неоднократно отмечалось образование TiN в слоях окалины и твердых растворах, в твердых сплавах, содержащих TiC, а также в износостойких покрытиях, полученных на стали путем осаждения из газовой фазы '.
...
Изготовление фасонных изделий из чистых нитридов методом горячего прессования, а также шликерного литья освещалось в литературе [184, 190—194]2. Однако, кроме случаев применения в качестве материала для тиг-
...
лей, используемых при высокотемпературных процессах обменного разложения, указанная литература не содержит сведений о возможностях применения подобных материалов для изделий с высокой жаропрочностью.
...
Смеси из MgO—TiN—NiO тщательно изучили Хоуэр, Уэльц и Лондерес [195]. При температуре спекания, хотя и проводившегося в инертной атмосфере, было обнаружено взаимодействие MgO с TiN, подобное реакции в системе MgO—TiC [178].
...
В результате экспериментов по цементированию TiN железом, молибденом и марганцем [196] получили твердые, но недостаточно пластичные материалы.
...
Сообщается о возможности применения для высокотемпературных подшипников материалов, полученных путем пропитки сплавов Сг—N—Ni 6/20 серебром и обладающих высокими фрикционными свойствами в отношении стали при высоких температурах [197]. Предложено 1 использовать твердые растворы TiN—TiC в качестве материала тиглей для плавления титана. Из этих материалов можно, очевидно, изготавливать лодочки для испарения металлов в высоком вакууме. Для этой цели должны подходить также и специальные твердые материалы BN и Si3N4.
...
Изготовление окалиностойких нитридных пленок на проволоке и соплах путем выделения из газовой фазы2 описано Кэмпбеллом с сотрудниками [39]. Никаких указаний по практическому применению, однако, он не приводит. В связи с этим следует упомянуть также о износостойких покрытиях TiN (TiC) на сталях, рекомендованных Мюнстером и его сотрудниками [198].
...
Тугоплавкие бориды переходных металлов групп IVa—Via периодической системы исследователи считают перспективными материалами для высокотемпературного применения [1, 8, 22, 199—203]. Особо твердыми, туго-
...
При пропитке каркасов из борида хрома высокожаропрочными сплавами (нимоник, виталлиум, хастеллой), рекомендованной Гётцелем получаются сравнительно окалиностойкие, но неоднородные изделия.
...
Высокотемпературные свойства борида хрома (Сг2В) в виде горячепрессованных сплавов со связками Ni, Ni—Си, Ni—Сг и Со изучил Зиндебанд [204]. Горяче-прессованный сплав с 15% Ni имел предел прочности при изгибе около 85 кГ/мм2
...
Тщательно изучены физико-механические характеристики и окалиностойкость материалов на основе боридов хрома Сг2В, СгВ и СгВ2 с никелевой, кобальтовой и железной связкой [205—208]. Согласно работам [207, 208], наиболее ценными свойствами обладают сплавы с хро-момолибденовой связкой.
...
Эксперименты по цементированию TiB2 или ZrB2 металлами группы железа [209, 210] или же тугоплавкими металлами [206] оказались неудачными преимущественно из-за образования в этих системах легкоплавкой хрупкой эвтектики или интерметаллических соединений [211—213]. Согласно Штейницу [214], путем добавки избыточного бора в количестве 2—5% можно добиться сравнительно пластичного эвтектического соединения [215]. Киффер и Бенезовский2 получили хорошие результаты со связкой, содержащей Сг—В.
...
Боридные покрытия можно получить по методу Моер-са [189], пропуская газообразную смесь галогенид металла— бромистый бор — водород над расплавленным металлом-носителем. Таким путем Кэмпбелл с сотрудниками [39, 216] выделили окалиностойкие боридные пленки на проволоке и соплах. Можно также борировать пленки, выделенные вначале из газовой смеси ВС13—Н2. До настоящего времени подобные боридные пленки не имели практического значения как окалиностойкие покрытия.
...
Сплавы же на основе хром — никель — кремний (кол-моной) имеют большое практическое значение в качестве износостойких наплавочных сплавов [217—219].
...
Изготовлять плотные фасонные изделия из боридов целесообразнее всего горячим прессованием [220]. Однако можно применять и обычное прессование с добавкой пластификатора и последующее окончательное спекание при высокой температуре [211]1.
...
Предложение Шварцкопфа [199] использовать бориды в качестве высокотемпературных материалов побудило предпринять большие исследовательские работы в этом направлении. Так, были изучены бинарные системы новых переходных металлов групп IVa—Via с бором, взаимная растворимость боридов, а в дальнейшем и тройные системы Me—В—С, Me—В—N и Me—В—Si'.
...
Разработанные фирмой American Electrometal Corp. материалы типа боролит [8, 199—201, 214] нашли в промышленности ограниченное применение. Так, диборид циркония с 2—5% В в качестве связки и Сг2В со связкой Сг—Мо 80/20 применяются в высокотемпературных двигателях, а Мо2В — в качестве высокотемпературного припоя. Предложено также применять ZrB2 для термоэлементов [222
...
Наиболее перспективным боридом в настоящее время является диборид титана как в чистом виде, так и в виде твердого раствора TiB2—СгВ2. Из него можно изготовлять испарительные лодочки электродов при получении алюминия [226, 227], а также детали, устойчивые к жидким металлам и особенно к жидкому цинку [228— 230]. В то же время композиционный материал TiC—TiB2 является перспективным в качестве режущего [34, 231 — 233]2. Присадка TiB2 в количестве 1—5% к твердым сплавам типа WC—Со заметно повышает их окалиностойкость [234],
...
Перед исследователями стоит задача — изучение возможности применения для сопел окалиностойкого сплава TiC—TiB2—CoSi [83, 181], а также композиционного материала графит —TiB2—MoSi2 [83].
...
Исследовались также фрикционные свойства при высоких температурах композиционных материалов из боридов, пропитанных никелем и серебром [197].
...
Поиски подходящих пластичных связок для боридов, в особенности для TiB2 и ZrB2, еще не привели к таким положительным результатам, какие получены, например, при использовании кобальтовой связки для WC. В результате взаимодействия бора или кремния почти со всеми металлами образуются хрупкие цементирующие сплавы. Поэтому конечные продукты также оказываются хрупкими, имеющими предел прочности при изгибе не более 20—40 кГ/мм2.
...
Таким образом, материалы на боридной основе еще не получили распространения, и возможность их более широкого внедрения в промышленность существует еще только в перспективе.
...
Промышленному применению силицидов для изготовления высокотемпературных деталей благоприятствует их относительно высокая точка плавления, а также их значительная химическая устойчивость и отчасти высокая окалиностойкость. О получении силицидных пленок на металлах IVa—Via групп периодической системы неоднократно упоминалось в работе [239]. Существует много различных вариантов применения подобных пленок, однако более подробные данные об их пригодности отсутствуют. Так, покрытия из дисилицида молибдена получают путем пропускания смеси SiCI4 и Н2 над проволокой или соплом, нагретым до 1100—1800°С (рис. 140). При этом на основном металле — молибдене вырастает вначале тонкая пленка с высоким содержанием молибдена (MoaSi, Mo5Si3),
...
В работе [241] подробно описано силицирование молибденовой проволоки. Особенно тщательно изучалось влияние температуры нити и длительности обработки на
...
Рис. 141. Зависимость толщины покрытия из дисилицида молибдена от температуры и длительности силици-рования (по Бейдлеру и др.):
...
Недавно разработан метод силицирования [245]1, согласно которому фасонные изделия из молибдена могут быть с успехом силицированы из ванны Си—Si или Си— Sn—Si при температуре ниже их температуры рекристаллизации. Благодаря более низкой температуре силицирования этот метод является, по-видимому, более перспективным, чем газовое силицирование молибдена [246].
...
Силицидные покрытия на таких тугоплавких металлах, как молибден, вольфрам, ниобий и сплавы на их основе, имеют большое значение при защите от окисления сопел ракет, изготовленных из этих металлов [19, 42, 240—243, 247—259].
...
дисилпцнда молибдена (рис. 144) расположен между 20 и 40% Si(MoSi2 содержит 36,9% Si). Это можно обосновать термодинамически [262]. Данные по увеличению в массе при 1500°С' в воздухе приведены в табл. 75.
...

Краткий справочник технолога-термиста
Спутник термиста
Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Твердые сплавы