Гафний нитрид

Нитрид кремния с добавками карбида титана, кремния, гафния, нитрида титана хорошо сопротивляется химическому износу. Еще больший эффект получается в сочетании с добавкой оксида алюминия. Добавки карбидов повышают также абразивную износостойкость. Подобные материалы относятся к композиционной нитридной керамике. [c.157]

Методом порошковой металлургии изготовляют различные детали из тугоплавких металлов вольфрама, тантала, ниобия и молибдена с температурой плавления выше 2000°. Что касается изделий из тугоплавких карбидов, боридов, нитридов, то они могут быть получены только методами порошковой металлургии. Температура спекания изделий из тугоплавких карбидов титана, циркония, гафния превышает 2000°, достигая 2500—2700° для карбидов нио бия и тантала. [c.74]

В качестве армирующих элементов слоистых и волокнистых композиционных материалов с металлической матрицей применяются волокна из углерода, бора, карбида кремния, оксида алюминия, высокопрочной стальной проволоки (сетки), бериллиевой, вольфрамовой и других проволок. Для обеспечения химической стойкости в расплаве матрицы и сцепления волокна с матрицей применяют защитные барьерные покрытия на волокнах из карбидов кремния, титана, циркония, гафния, бора, из нитридов и окислов этих и других элементов. При этом получается сложная многокомпонентная система матрица — переходный слой продуктов химического воздействия матрицы с барьерным покрытием — слой волокна. Механические свойства за счет армирования повышаются в 1,5—3 раза (удельные в 2—5 раз) в зависимости от объемной доли и способа введения армирующих волокон. [c.78]

Отсутствие металлической проводимости и диэлектрические свойства галогенидов щелочных металлов и окислов щелочноземельных металлов указывают на переход одного (или двух) валентных электронов, вследствие чего зона проводимости металла оказывается пустой. Исследования нитридов переходных металлов III группы также указывают на полупроводниковый характер этих соединений [128]. Систематические исследования физических свойств карбидов титана, циркония и гафния показали [129, 130], что металлический характер проводимости в этих карбидах обусловлен исключительно вакансиями по углероду, создающими избыток атомов металла, которые вносят свои d- и s-электроны в зону проводимости. Концентрация электронов проводимости линейно уменьшается с понижением концентрации вакансий и при стехиометрическом составе достигает нуля (рис. 37). [c.93]

Теплоты образования нитридов зависят от номера группы таким же образом (см. рис. 44). Максимальной термодинамической прочностью с ладают 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. [c.117]

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. [c.117]

Среди нитридов температуры плавления максимальны у нитридов гафния, циркония и титана (см. рис. 45). Они значительно снижаются при переходе к нитридам редкоземельных металлов и еще сильнее к нитридам металлов V—VI групп и далее к нитридам марганца, железа, кобальта и никеля. Температуры плавления окислов [c.118]

Нитриды титана, циркония и гафния также обладают максимальными значениями твердости, хотя и уступают соответствующим карбидам. При переходе к нитридам скандия (III гр.) и металлов V— VI групп микротвердость сильно снижается. Окислы переходных металлов имеют микротвердости существенно более низкие, чем нитриды и карбиды. [c.119]

На рис. 47 сопоставлены теплоты образования, температуры плавления и микротвердости боридов, карбидов, нитридов и окислов титана, циркония, гафния и тория. Можно видеть, что энергия образования соединения, отражающая энергию межатомных связей, повышается от боридов к окислам в соответствии с увеличением разности электроотрицательностей металла и элемента внедрения и возрастанием соответствующей доли ионности по Полингу. Это убедительно подтверждает ионный механизм образования соединений путем передачи валентных электронов атома металла в заполняющуюся р-оболочку неметаллического атома. Температуры плавления повышаются от диборидов к монокарбидам, а затем снижаются при переходе к мононитридам и двуокисям, оставаясь, однако, выше уровня 2500° С (кроме менее тугоплавких окислов гитана и алюминия). Микротвердость соединений снижается от 2500—3000 кгс/мм у боридов при переходе к карбидам, нитридам [c.122]

Рис. 47. Сопоставление теплот образования, температур плавления, микротвердости и ионности боридов, карбидов, нитридов и окислов титана, циркония, гафния и тория

Наконец, когда термодинамическая стабильность соединения Me Xrt будет намного выше, чем соединения Ме Х , произойдет разрыв непрерывного ряда растворов между ними и возникнет практически наиболее важное взаимодействие — эвтектическое равновесие Me —Me mX (тип III [12]). В этом случае (см. рис. 53) металл-основа (обычно групп ванадия и хрома, но также железо, кобальт, никель и их аналоги) находится в равновесии с тугоплавким, наиболее термодинамически устойчивым соединением системы М.е тХп (обычно карбид, нитрид, борид или окисел титана, циркония, гафния, тория, реже ванадия, ниобия, тантала, урана). Последнее обычно кристаллизуется из расплава в виде тонких высокопрочных волокон, а не в пластинчатой форме, как гексагональные карбиды и нитриды, сильно снижающие пластичность. [c.153]

При увеличении содержания азота и гафния (или циркония) и соответственно количества нитридов в сплавах во всем исследованном интервале составов не наблюдается укрупнения частиц. Они остаются дисперсными, а растет только их количество, вызывая увеличение размера скоплений вдоль границ зерен. [c.218]

Основываясь на этом анализе и сопоставив ход кривой / с линией предельной растворимости на квазибинарной диаграмме Nb—HfN [138], можно считать, что наблюдаемое изменение твердости литых сплавов ниобия с гафнием и азотом с повышением содержания в сплаве азота и гафния (одновременно) объясняется совместным действием двух механизмов упрочнения — твердорастворного и дисперсионного — на восходящей ветви кривой (см. кривую 1, рис. 82) и разупрочнением, связанным с коагуляцией выделяющейся фазы в двухфазной области — на ниспадающей ветви кривой твердости. При этом значительно более высокий уровень твердости сплавов с гафнием определяется, по-видимому, выделением нитрида гафния, HfN, более термодинамически прочного и более дисперсного, чем нитриды ниобия. [c.221]

Из анализа изменения твердости можно предположить оптимальный по прочности интервал составов сплавов системы ниобий-гафний—азот, в которых содержание гафния не должно превышать 6—7 мае. %, а азота 0,5—0,7 мае, %, что соответствует содержанию в сплаве нитрида гафния в количестве не более 5 мол. % фазы. [c.222]

Эффективность упрочнения карбидами, нитридами и окислами, образующимися при легировании ниобия цирконием или гафнием и одним из элементов внедрения (углерод, азот, кислород), в значительной степени определяется количеством фазы, образующейся в сплаве, и меняется в зависимости от температуры эксплуатации [c.268]

Нитридное и оксидное упрочнение вольфрама. В последнее время предпринимаются попытки упрочнения вольфрама дисперсными частицами нитрида гафния (рис. 123). Для этого используют не металлургический метод получения, а диффузионное насыщение [981 и совместное осаждение из газовой фазы [99]. [c.298]

Наиболее просто осуществляется газовое азотирование таких металлов и их сплавов, как титан, цирконий, гафний. Для насыщения расплавленного металла в этом случае достаточно проведения лазерного оплавления на воздухе или в струе азота. При азотировании титановых сплавов в зоне оплавления формируется альфированный слой, содержащий нитриды титана микротвердость его возрастает до 17 ООО. .. 20 ООО МПа. [c.572]

Вместе с тем сравнительные исследования режущих свойств модифицированных твердосплавных инструментов выявили высокие потенциальные возможности комплексной обработки на основе износостойких покрытий с использованием пучков заряженных частиц. Имплантация ионами химически активных элементов приводит к существенному повышению износостойкости инструментальных твердых сплавов, что связано с формированием твердых, термоустойчивых химических соединений в поверхностных слоях покрытий. Другие эффекты модификации связаны со снижением пористости покрытий, а также с устранением отрицательного влияния на прочностные характеристики капельной фазы, что подтверждается улучшением режущих свойств твердых сплавов с покрытием после модификации ионным пучком состава Al -N , имеющей целью образование фаз по типу TiAl3. Весьма перспективна комплексная обработка с использованием в качестве износостойкого покрытия нитрида гафния. Однако превышение дозы свыше [c.230]

Покрытия из металлов п сплавов используют в качестве антикоррозионных (хром, никель, нихром), жаростойких (ниобий, мо либден), жароэрозионностойких (вольфрам). Хромоникелевые само-флюсующиеся сплавы обладают износостойкостью, эрозионной и коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению при высокой температуре. Оксиды (оксид алминия, оксид хрома, диоксиды циркония или титана) применяют как теплозащитные покрытия, обладающие высокой жаро- и коррозионной стойкостью, твердостью. Бориды различных металлов имеют высокую твердость и хорошую жаростойкость, силициды — высокую термо- и жаростойкость. Карбиды металлов в большинстве случаев характеризуются высокой твердостью, износо- и жаростойкостью нитриды титана, циркония, гафния — высокой твердостью, износо- и термостойкостью, устойчивостью к коррозии. [c.139]

Механохимический синтез порошков боридов, карбидов, силицидов, оксидов, сульфидов переходных металлов был осуществлен взрывным методом в вибромельницах [109, 110] инициирование быстро протекающей реакции синтеза осуществлялось механоактивацией порошков исходных компонентов (металла и углерода, бора или кремния) в течение нескольких минут. Изучение Порошков карбидов бора, титана, циркония, гафния, ванадия, тан- 1 ла, вольфрама, полученных механохимическим синтезом в Мельницах, показало, что средний размер частиц составляет 6— нм [111]. Порошки нитридов переходных металлов с размером [c.39]

В процессе обычной сварки вследствие образования окислов, нитридов и карбидов гафний становится хрупким. Сварка гафнии с гафпием и гафния с титаном, цирконием и циркониевыми сплавами (циркалой-2) производится электродуговым способом с применением вольфрамового электрода в инертной защитной атмосфере [53, 57, 65, 1141. Однако этот метод не вполне удовлет-ворнтелен. Длительный контакт с электродом приводит к загрязнению гафния вольфрамом 1114]. Поскольку стандартное оборудование для дуговой сварки в атмосфере гелия не обеспечивает пластичных швон, приходится применять специальную сварочную камеру, заполненную инертным газом гелием или аргоном. Для сварки в вакууме необходима на 60% большая сила тока, поэтому сварочная камера заполняется инертным газом до атмосферного давления. [c.197]

Гафний - полиморфный металл с температурой превращения 1760 °С. До этой температуры гафний имеет гексагональную плотноупа-кованную решетку а-фазы, при более высоких температурах - объемно-центрированную решетку Р-фазы. При нагревании гафний взаимодействует с атмосферой воздуха, образуя двуокись НЮг и нитриды. [c.478]

Среди наиболее тугоплавких металлов особенно перспективен для разработки жаропрочных сплавов ниобий, отличающийся высокой пластичностью, относительно малой окисляемостью и другими полезными характеристиками. На основе новых теоретических и экспериментальных данных выявлена возможность эффективного упрочнения ниобия и его сплавов дисперсными частицами карбидов, нитридов и окислов циркония и гафния. Закономерности образования и распада пересыщенных твердых растворов в двухфазных нио-биевых сплавах являются типичными для классических стареющих сплавов. В связи с этим большое значение имеет возможность регулирования структуры и свойств этих сплавов путем термической обработки. Сочетание оптимального количества упрочняющей дисперсной фазы и рационального режима термической обработки позволяет значительно повысить жаропрочные свойства современных ниобиевых сплавов. [c.5]

Для дисперсионного упрочнения тугоплавких металлов IV—VI групп перспективны наиболее термодинамически стабильные нитриды титана, циркония, гафния, тория и отчасти тантала. Для жаропрочных сталей и никелевйх 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. [c.106]

Отсюда следует, что наиболее эффективно дисперсионное упрочнение металлов IV—VI групп тугоплавкими карбидами, нитридами, окислами и боридами титана, циркония, гафния и тория, полностью диссоциирующими в расплавах и имеющими определенную растворимость в твердых металлах, уменьшающуюся с понижением температуры. [c.114]

В более тугоплавких железе, кобальте, никеле и их сплавах наряду с интерметаллидами в качестве упрочняющих фаз широко используются карбиды и нитриды, но не окислы, поскольку кислород в этих металлах почти нерастворим. В сталях упрочнение достигается прежде всего благодаря выделению цементита (перлитное, бейнитное и мартенситное превращения), а также с помощью специальных карбидов хрома, молибдена, вольфрама, а при старении — с использованием дисперсных карбидов и нитридов ванадия. Карбиды титана, циркония, гафния и в значительной степени ниобия и тантала уже настолько устойчивы, что в сталях, никелевых и кобальтовых сплавах почти не растворяются и в процессах старения не участвуют. Однако они полностью диссоциируют в расплавах и вьщеляются при кристаллизации, так что могут быть использованы для повьипения износостойкости сталей и никелевых сплавов, а при эвтектическом содержании — для жаропрочных однонаправленно кристаллизованных сплавов. [c.121]

Для дисперсионного упрочнения хрома, молибдена, вольфрама перспективны карбиды, бориды и нитриды титана, циркония, гафния. Для ванадия, ниобия и тантала эффективнее их карбиды и нитриды, а для дисперсионного упрочнения титана пригодны окислы ZrOa, HfOa, ТЬОг. С повышением температуры до 2500—3000° С свободные энергии образования карбидов V , Nb , Ti , Zr , ТаС, Hf снижаются мало, а более высокие при 25° С энергии нитридов TiN, ZrN, HfN резко падают. Выше 1500° С более тугоплавкие карбиды стабильнее нитридов, что обусловливает эффективность карбидного высокотемпературного упрочнения Nb, Мо, Та, W. Энергии образования окислов, максимальные при 25° С, снижаются с ростом температуры, но оказываются выше, чем энергии карбидов и нитридов. Концентрация атомов внедрения Сх связана с энергией диссоциации соединения МеХ выражением Сх = ехр (—АНмехШТ), т. е. чем выше энергия диссоциации, тем меньше растворение частиц и тем выше жаропрочность сплава. [c.122]

В последние годы развивается метод, подобный внутреннему окислению, но с диффузией в сплав не кислорода, а азота и углерода [34—36]. Сплав Мо— 1 ат. % Hf, подвергнутый внутреннему азотированию, имеет высокие свойства при кратковременном растяжении и длительную прочность, благодаря образованию дисперсных частиц нитрида гафния, HfN [34]. Повышение сопротивляемо сти ползучести при данном уровне напряжений и температур сплавов Мо — 0,49% Ti и Мо— 1,5% Zr, обработанных в аммиаке, связано с образованием нитридов титана и циркония соответственно [351. [c.131]

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 квазибинар-ного разреза системы Mev-vi —Meiv-—X (В, С, N, О). [c.147]

Наиболее жаропрочные сплавы тугоплавких металлов V, VI групп получены при дисперсном упрочнении тугоплавкими бори-дами, карбидами, нитридами и окислами переходных металлов, которые образуют с ними квазибинарные диаграммы состояния эвтектического типа. При этом самыми эффективными упрочнителями оказались прежде всего наиболее термодинамически устойчивые, слабо диссоциирующиеся при высоких температурах соединения титана, циркония, гафния и тория. [c.148]

Выделения недостаточно термодинамически устойчивых низших соединений металла-растворителя (МеаС, Me N и др.), имеющих обычно гексагональную структуру и неблагоприятную форму крупных пластин, не дают возможности получить достаточно жаропрочных сплавов. Эффективно упрочняющие стабильные соединения с кубической структурой типа Na l в таких системах начинают выделяться лишь при достаточно высоком содержании легирующего металла Me" и в результате термической обработки дефор- мированных сплавов. Повышение стабильности соединения Ме"Х при переходе к титану, цирконию, гафнию и от боридов и карбидов к нитридам и окислам может оттеснить область трехфазного равновесия Me —Ме Х—Ме"Х к стороне Me —Ме Х и тогда возникает возможность приближения к эвтектическому равновесию Me — Me rt,X . К таким системам относятся, например, Nb—Zr—С, [c.152]

При растворении металлов IV группы, имеющих большие атомные радиусы, в металле-основе V—VI групп происходит увеличение napaMetpa решетки и размеров междоузлий, благодаря чему повышается растворимость примеси внедрения, входящей в раствор в виде катионов Х" . Это отчетливо наблюдается, например, при растворении углерода в молибдене в зависимости от содержания титана, циркония и гафния [21] (рис. 57, а, в), при растворении в ниобии углерода, титана, циркония и гафния [22—24] и т. д. Дальнейшее увеличение содержания более электроположительного металла IV группы, образующего термодинамически более устойчивые бориды, карбиды, нитриды, окислы, чем металлы V, VI групп, приводит к снижению растворимости примеси внедрения вследствие усиления образования комплексов представляющих заро- [c.166]

Наблюдаемое [2, 142] умеренное повышение твердости и прочности ниобия при комнатной и повышенной температурах при легировании его цирконием или гафнием связано с образованием дисперсной фазы, например ZrOa, который в процессе технологических переделов и термической обработки даже в вакууме 10 мм рт. ст. загрязняется кислородом, что вуалирует истинное влияние циркония на твердый раствор ниобия. Это показано в сплавах с небольшим содержанием примесей внедрения (0,015% кислорода, 0,003% азота и менее 0,01% углерода), к которых практически отсутствовали выделения дисперсных оксидов, нитридов или карбидов [25]. [c.176]

Система ниобий—титан (цирконий, гафний)—азот [132, 134— 140]. Как уже отмечалось, изображение диаграммы состояния с газами осложняется тем, что фазовое равновесие определяется не только температурой, но и такими параметрами, как давление азота, давление разложения образующихся нитридов MeivN, поэтому все диаграммы, состояния с азотом можно рассматривать как псевдоравновесные для данной температуры. На рис. 52, 79 изображены изотермические разрезы диаграмм состояния систем ниобий—титан, цирконий, гафний—азот при близких к солидусу сплавов температурах. [c.215]

Исследованы сплавы, содержащие от 1,9 до 22,5 мае. % гафния и от 0,12 до 1 мас.% азота, а также сплавы, содержащие 1—10 мае. % циркония и 0,12—1,0 мае. % азота. Отношение ат. % Meiv/aT. % N для большинства сплавов сохранялось близким к единице. Выплавка сплавов проводилась в вакуумных дуговых печах с расходуемым и нерасходуемым электродом. При шихтовке для получения заданного состава помимо ниобия использовали порошок ZrN HfN. Иногда вместе с ниобием, иодидным цирконием (или гафнием) вводили порошок NbN или выплавленную заранее богатую азотом лигатуру ниобий—азот. Во всех случаях в процессе дуговой плавки происходят значительные потери азота, связанные с процессом диссоциации нитрида при плавке и испарением азота, а также с выбросом порошка нитрида (в случае, если он входит в состав шихты). Потери по азоту составляли от 20 до 60% в зависимости от размера выплавленного слитка и условий плавки. [c.218]

Исследования, проведенные нами, показали, что упрочнение в сплавах с гафнием вплоть до 1300° С оказывается более эффектив ным, чем в сплавах с цирконием, что должно быть связано с более высокой термодинамической прочностью нитридов HfN. Дисперсионно-твердеющий сплав Nb—HfN, близкого по составу к сплавам НЦА, после отжига при 1800° С (1 ч) имеет aJoS — И кгс/мм [141], что равно или превосходит показатель а оо при 1200° С для некоторых промышленных сплавов, реализующих твердорастворный механизм упрочнения (табл. 34). [c.238]

Механохимический синтез порошков боридов, карбидов, силицидов, оксидов, сульфидов переходных металлов был осуш е-ствлен взрывным методом в вибромельницах [96,97] инициирование быстро протекаюш ей реакции синтеза осуш ествлялось механоактивацией порошков исходных компонентов (металл и углерод, бор или кремний) в течение нескольких минут. Изучение порошков карбидов бора, титана, циркония, гафния, ванадия, тантала, вольфрама, полученных механохимическим синтезом в мельницах, показало, что средний размер частиц составляет 6-20 нм [98]. Порошки нитридов переходных металлов с размером частиц несколько нанометров синтезированы размолом металлических порошков в вибромельнице в атмосфере N2 [99]. [c.41]

Существует много соединений между металлам и такими элементами, как углерод, азот, сера и кремний, которые имеют довольно высокую точку плавления, довольно большую теплопроводность и являются по своим свойствам почти металлами. Карбиды, образующиеся из некоторых элементов, таких, как цирконий, гафний и несколько других, являются одними из наиболее тугоплавких из изЁестных материалов. Температура плавления карбидов равна примерно 3500°. Нитриды имеют более низкую температуру плавления, около 2000° С (если только они не разлагаются при таких температурах). Многие из нитридов нестабкльпы. Некоторые из сульфидов имеют температуру плавления выше 2000° С и оказываются удобными для некоторых целей. В общем большинство неорганических соединений имеют низкие теплопроводность и электропроводность п обладают плохими упругими свойствами. [c.275]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...