На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Упрочнения тугоплавких

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

Для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов IV—VI групп перспективны наиболее термодинамически стабильные нитриды титана, циркония, гафния, тория и отчасти тантала. Для жаропрочных сталей и никелевых сплавов они слишком устойчивы. Диссоциируют при нагревах до 1000—1100° С нитриды ванадия, жиобия и металлов VI группы, которые находят применение для упрочнения сплавов на основе железа и никеля.[2, С.106]

Эффект дисперсионного упрочнения тугоплавких высоковалентных металлов IV—VI групп достигается только при использовании наиболее термодинамически прочных и самых тугоплавких карбидов, нитридов и окислов. При этом собственные карбиды, нитриды и окислы металл а-растворителя недостаточно устойчивы и не обеспечивают высокого уровня дисперсионного упрочнения. В расплав необходимо вводить карбиды, нитриды, окислы или бориды более электроположительных металлов, образующих термодинамически более прочные соединения. Ранее было показано, что наиболее вы-[2, С.121]

Использование для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов V—VI групп их собственных карбидов, нитридов, бори-дов и окислов оказывается малоэффективным: эти соединения термодинамически недостаточно устойчивы, имеют невысокие энергии: образования и сравнительно легко диссоциируют, интенсивно растворяясь в твердом металле при температурах выше 900—1000° С. Гораздо эффективнее выбрать для высокотемпературного упрочнения тугоплавких металлов наиболее термодинамически стабильные карбиды, нитриды, окислы, бориды титана, циркония, гафния, тория, а также (для металлов VI группы) ниобия и тантала, обладающие гораздо более высокими свободными энергиями образования, сохраняющимися вплоть до температур плавления. Так возникает система: тугоплавкий металл V—VI групп (компонент А) — тугоплавкое соединение (компонент В), имеющая характер квазибинарного разреза системы Mev-vi —Meiv—X (В, С, N, О).[2, С.147]

Судя по теплотам образования для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов V—VI групп наиболее перспективны карбиды и нитриды гафния, циркония и титана. Для дисперсионного упрочнения сталей и никелевых сплавов наиболее эффективны растворяющиеся в достаточной степени при 1000—1200° С карбиды ванадия, молибдена и вольфрама.[2, С.117]

В нестоящее время довольно широко используется возможность упрочнения тугоплавких металлов дисперсными фазами за счет взаимодействия легирующих добавок реактивных металлов (Ti, Zr, Hf и т. д.) с примесями внедрения, присутствующими в сплаве или специально в них введенными способами, 6 которых говорилось раньше. Образующиеся в результате большого химического сродства реактивных металлов и элементов внедрения стойкие и тугоплавкие окислы, нитриды, карбиды как раз и определяют эффект дисперсионного упрочнения [49—55].[2, С.134]

С точки зрения электронного строения и атомно-кристалличе-ской структуры наиболее перспективными соединениями для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов должны быть такие, которые при диссоциации в жидком и твердом металле образуют ионы, идентичные ионам металла, с которым они взаимодействуют. Тугоплавкие карбиды, нитриды, окислы, бориды (например, ZrC, HfN, VC, ZrB и другие) построены из районов, перекрытие орбита-лей которых приводит к сильным коротким сг-связям, играющим важную роль в образовании ОЦК структур металлов IV—VI групп. Важнейшим условием является тугоплавкость и термодинамическая устойчивость таких соединений, повышающаяся при возрастании разности электроотрицательностей неметаллического элемента (В, С, N, О) и переходного металла.[2, С.114]

Температуры плавления боридов (рис. 45) максимальны у диборидов титана, циркония, гафния и понижаются к боридам металлов III группы и лантаноидов, а также к боридам металлов V—VII групп. Наиболее тугоплавкие дибориды металлов IV группы имеют температуры плавления 3200—3400° С и перспективны для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов.[2, С.117]

Изоструктурность (J-ThC2—ThC и UC2—UC приводит к непрерывным рядам твердых растворов на основе этих карбидов при высоких температурах при отсутствии растворимости в области низких температур, а также при отсутствии растворимости между торием и его монокарбидом ThC (см. рис. 40). Эти карбиды недостаточно прочны и непригодны для дисперсионного упрочнения металлов. Наиболее перспективными для дисперсионного упрочнения тугоплавких сплавов являются карбиды TiC, ZrC, TaC, HfC, а для сталей и никелевых сплавов — карбиды ванадия, ниобия, хрома, молибдена и вольфрама.[2, С.101]

Теплоты образования нитридов зависят от номера группы таким же образом (см. рис. 44). Максимальной термодинамической прочностью обладают мононитриды титана, циркония и гафния. При переходе к нитридам редкоземельных, щелочноземельных и щелочных металлов теплоты образования сильно снижаются. Такое же резкое падение происходит при переходе к нитридам металлов V—VI групп • и далее к метастабильным, взрывающимся нитридам меди. Для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов V—VI групп особенно перспективны нитриды гафния, циркония и в меньшей степени титана. Наличие в них одного избыточного электрона усиливает их прочность за счет дополнительных связей Me—Me. Определенное значение в качестве упрочняющих фаз в жаропрочных сталях и никелевых сплавов могут иметь нитриды ванадия, ниобия, тантала и в меньшей степени нитриды редкоземельных металлов.[2, С.117]

Металловедению ванадия, ниобия, молибдена, вольфрама, хрома и их сплавов посвящены обстоятельные монографии советских ученых [1—4 и др.]. Физико-химические принципы разработки жаропрочных сплавов в связи с диаграммами состояния, основанные на учении академика Н. С. Курнакова, развиты в обобщающих трудах [5—8]. Структура и свойства тугоплавких металлов и их сплавов детально рассмотрены в монографиях [9—12]. Систематически изложены также теория и практика дисперсионного упрочнения сплавов железа, никеля и кобальта 113—15]. Однако дисперсионное упрочнение тугоплавких металлов, представляющее наиболее важный метод повышения жаропрочности их сплавов, пока еще не получило адекватного освещения. Исследования дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов карбидами, нитридами, оксидами, боридами переходных металлов, опубликованные в периодической литературе, были детально проанализированы с позиций физичес^ кого металловедения [11], однако необходима систематизация и дальнейшее обобщение имеющихся данных в аспекте электронного строения и физико-химического анализа сплавов. В монографии сделана попытка восполнить этот пробел.[2, С.3]

Кристаллическое строение и свойства упрочняющих фаз и прежде всего тугоплавких высокомодульных карбидов, нитридов, оксидов, боридов переходных металлов также обусловлены электронным строением их атомов и физической природой межатомных связей. Исключительно высокие характеристики прочности решетки этих соединений — экстремальные температуры плавления, теплоты образования, чрезвычайно высокие твердость и прочность — представляют прямое следствие образования сильных коротких.ко-валенхных связей металл — элемент внедрения, возникающих вследствие перекрытия остовных оболочек ионов. Металлические связи между соседними атомами, возникающие в металлической подрешетке, дополнительно укрепляют структуру таких соединений. Особо важную роль для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов V—VI групп играют карбиды, нитриды, оксиды и бо-риды металлов IV группы.[2, С.4]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трефилов В.И. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов, 1987, 248 с.
2. Григорович В.К. Дисперсионное упрочнение тугоплавких металлов, 1980, 305 с.

На главную