Гафний и сплавы

Число металлов и сплавов, используемых в сварных конструкциях, непрерывно возрастает, так как этого требует развитие науки и техники. Цветные металлы и сплавы находят широкое применение в авиастроении, ракетной и космической технике, энергетическом, атомном, химическом машиностроении, приборостроении и других отраслях. В качестве конструкционных материалов наиболее широко используются алюминий, магний, титан, медь, никель, молибден, ниобий, тантал, цирконий, гафний и сплавы на их основе. Цветные металлы и сплавы можно условно разделить на легкие (А1, Mg, Be), тяжелые (Си, Ni) и химически активные и тугоплавкие (Ti, Мо, Nb, Zr, Та). [c.435]

Галлий и сплавы 145 Гафний и сплавы 164 Германий 45 Гольмий 219 Графит, строение 30 [c.106]

Для определения твердости вольфрама в качестве материала пуансона применяли карбиды тантала и циркония, а также сплав карбидов гафния и тантала в соотношении 1 4. Для определения твердости молибдена и ниобия пуансон изготовляли из вольфрама. На рис. 13 показаны инден-тор (/) и два вида пуансонов с плоским полированным тор- [c.34]

Полиморфизм металлов с высокой точкой плавления (железа, титана, циркония, гафния и др.) исключает их из ряда жаропрочных, так как при относительно низкой тем пературе кристаллическая решетка перестраивается и теряет способность сопротивляться эксплуатационным нагрузкам. Поэтому жаропрочные сплавы имеют никелевую основу. Недаром на вопрос Как вы создаете жаропрочные сплавы — один известный металловед ответил Заменяю в сталях железо никелем . [c.40]

Сплавы, состоящие из карбидов, подобно сплавам на основе систем металл-металл, имеют более высокие значения свойств, чем индивидуальные карбиды. Например, твердые растворы карбидов гафния и тантала, а также карбиды циркония и тантала имеют максимум температуры плавления ( 4000° С) в системе карбидов гафния с титаном найден максимум микротвердости твердые растворы карбидов гафния с ниобием имеют максимум удельного электросопротивления и т. д. Большинство двойных карбидных систем образует непрерывные ряды твердых растворов. [c.420]

Результаты испытаний образцов различных материалов на коррозию-в чистой воде при температуре около 250° С позволили следующим образом классифицировать материалы с точки зрения их коррозионной устойчивости. Наилучшей коррозионной стойкостью в воде обладают аустенитные нержавеющие стали, сплавы на основе кобальта, цирконий и гафний. Приемлемые характеристики имеют ферритные и мартенситные нержавеющие стали и сплавы на никелевой или медной основе. Наименее стойкими оказываются углеродистые и низколегированные стали и сплавы на алюминиевой основе. [c.285]

В мире совре.менных материалов керамике принадлежит заметная роль, обусловленная широким диапазоном ее разнообразных физических и химических свойств. Керамика не окисляется и устойчива в более высокотемпературной области, чем металлы, например, телшература плавления карбида гафния (3930°С) на 250° выше, чем у вольфрама. У распространенных керамических. материалов (оксидов алюминия, магния, тория) тер.мическая устойчивость намного превышает устойчивость большинства сталей и сплавов. [c.51]

Появление современных методов выплавки монокристаллов стало возможным в результате разработки эффективных способов удаления бора, углерода и циркония из состава сплавов [4,5]. Производство переплавленных заготовок чистых сплавов требует более точного контроля за содержанием этих элементов, чем в исходных суперсплавах. Дальнейшие этапы разработки монокристаллических сплавов будут включать в себя создание сплавов с рением, обладающих повышенным сопротивлением ползучести [11,12], и сплавов с небольшими добавками гафния и иттрия, обеспечивающих максимальную стойкость этих сплавов к окислению [6]. В этом случае для предотвращения окисления химически активного иттрия (или La, который, опираясь на опыт его успешного применения для увеличения стойкости к окислению деформируемых" сплавов, также может рассматриваться как возможный легирующий элемент) потребуется очень строгое соблюдение как режимов выплавки лигатуры, так и параметров самого процесса точного литья [13]. [c.334]

А вот еще пример. На этот раз — из мира сплавов. Гафний и цирконий считаются металлами-близнеца-ми. Они схожи почти во всем, и до 1923 года это мешало открыть гафний —исследователи принимали его за открытый на полтора столетия раньше цирконий. [c.21]

Упрочняющим компонентом в композиционных материалах с никелевой матрицей являются токсичные частицы диоксида тория (ТЬОг) или диоксида гафния (НЮ2). Эти материалы обозначают ВДУ-1 и ВДУ-2 соответственно. В сплаве ВДУ-3 матрицей служит никелево-хромовый твердый раствор (20 % хрома), а упроч-нителем — диоксид гафния. Оксиды гафния и тория имеют высокие значения микротвердости и прочности при сжатии, а также максимальную стабильность в матрице. Объемное содержание упрочняющей дисперсной фазы оксидов тория и гафния находится в пределах 2-3 %. [c.297]

В качестве матрицы в этих материалах используют никель и его сплавы с хромом ( 20 %) со структурой твердых растворов. Сплавы с хромоникелевой матрицей обладают более высокой жаростойкостью. Упрочни-телями служат частицы оксидов тория, гафния и др. Временное сопротивление в зависимости от объемного содержания упрочняющей фазы изменяется по кривой с максимумом. Наибольшее упрочнение достигается при 3,5 - 4 % НЮ2 (<Тв = 750. .. 850 МПа (т / рд) = 9. .. 10 км й = 8. .. 12 %). Легирование никелевой матрицы W, Ti, А1, обладающими переменной растворимостью в никеле, дополнительно упрочняет материалы в результате дисперсионного твердения матрицы, происходящего в процессе охлаждения с температур спекания. Методы получения этих материалов довольно сложны. Они сводятся к смешиванию порошков металлического хрома и легирующих элементов с заранее приготовленным (методом химического осаждения) порошком никеля, содержащим дисперсный оксид гафния или другого элемента. После холодного прессования смеси порошков проводят горячую экструзию брикетов. [c.443]

Таким образом, ориентационные соотношения, соблюдающиеся при полиморфных и мартенситных превращениях металлов и сплавов и прежде всего таких важнейших для техники сплавов, как высокопрочные конструкционные стали и сплавы титана, циркония, гафния, а также сплавы на основе тория, урана и другие, непосредственно вытекают из строения валентных и внешних остовных электронных оболочек их атомов. Изменение температуры, давления и концентрации легирующих элементов, которые меняют электронную конфигурацию атомов металлов, приводит к изменению состояния внешних электронных орбиталей, образующих межатомные связи. На перекрытия сферических s-орбиталей, приводящие к плот- [c.77]

Увеличение в сплаве содержания циркония или гафния и углерода до —3 мол. % фазы Zr (ШС) приводит к изменению морфологии и типа выделяющейся карбидной фазы (рис. 64, г—е). [c.184]

Таким образом, реальная структура литых сплавов, содержащих в качестве легирующих элементов цирконий (или гафний) и углерод, характеризуется ликвационной микронеоднородностью, пересыщением твердого раствора карбидообразующими элементами, выделением карбидов эвтектических и вторичных, а также наличием остаточных и возникающих при распаде твердого раствора напряжений. [c.188]

С увеличением содержания углерода и циркония (или гафния) в сплаве температура,соот- [c.192]

Температуру начала рекристаллизации определяли по появлению первых точечных рефлексов йа сплошных линиях рентгенограмм. В сплавах с содержанием циркония 1% или гафния 1,5—2,5% й углерода от 0,02 до 0,13, что соответствует 1 мол. % фазы и менее, увеличение содержания углерода не меняет tl, которая составляет 1100°С при выдержке 1ч. Увеличение в сплаве содержания циркония или гафния и углерода до количеств, соответствующих [c.205]

Таким образом, естественно предположить, что значительное упрочнение определяется главным образом протеканием процесса распада твердого раствора гафния и азота в ниобии. Для подтверждения этого рассмотрим концентрационные зависимости твердости сплавов ниобия с азотом после отжига при 1500° С (см. рис. 82, а, кривая 4 и после закалки с той же температуры (рис. 82, а, кривая 2 обе кривые построены по данным работы [118]), а также сплавов ниобия с гафнием и азотом в литом состоянии (рис. 82, а, кривая 1). [c.220]

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]

Общетеоретический аспект имеет и статья И. И. Коробкова, установившего на основе изучения механизма окисления титана, циркония, гафния и сплавов на их основе корреляцию между скоростью окисления металлов и уровнем подвижности кислорода в них. [c.4]

Прочие металлы и сплавы Бериллий Be Влнадий V Висмут Bi Вольфрам W Гафний Hf [c.185]

В работе [194] прямым методом просвечивающей электронной микроскопии было показано, что при старении сплавов на основе молибдена, легированного гафнием и азотом, примесь внедрения — азот — на ранней стадии старения образует в матрице сегрегации в виде цепочек атомов азота, аналогичных цепочкам, образующимся в атмосферах Котрелла. Около таких сегрегаций наблюдались мощные поля напряжений. [c.42]

Использование в качестве упрочняктщих фаз стабильных тугоплавких соединений (оксиды тория, гафния, иттрия, сложные соединения оксидов и редкоземельных металлов), нерастворяю-щихся в матричном металле, позволяет сохранить высокую прочность материала до 0,9—0,95 Т л- В связи с этим такие материалы чаще применяют как жаропрочные. Днснерсио-упрочненные композиционные материалы могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов. [c.426]

Большие перспективы у никелевых дисперсно-упрочненных материалов. Наиболее высокую жаропрочность имеют сплавы на основе никеля с 2—3 об. % двуоксида тория или двуоксида гафния. Матрица этих сплавов обычно 17-твердый раствор N1 + -Ь 20 % Сг, N1 + 15 % Мо, N1 + 20 % Сг и Мо. Широкое применение получили сплавы ВДУ-1 (никель, упрочненный двуокисью тория), ВДУ-2 (никель, упрочненный двуокисью гафния) и В Д-3 (матрица N1 + 20 % Сг, упрочненная окисью тория). Эти сплавы обладают высокой жаропрочностью. При температуре 1200 С сплав ВДУ-1 имеет Оюо = 75 МПа и 01000 = 65 МПа, сплав ВД-3 — Оюо = 65 МПа. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы, так же как волокнистые, стойки к разупрочнению с повышением температуры и длительности выдержки при данной температуре (см. рис. 198). [c.427]

Судя по литературным данным [80], на окисление никелевых и кобальтовых сплавов тугоплавкие элементы оказывают влияние трех видов. Влияние одного из них благотворно, поскольку тугоплавкие элементы можно рассматривать как ловушки (геттеры) для кислорода, способствующие образованию защитных слоев из Al Oj и r Oj. Влияние двух других видов — вредное. Во-первых, тугоплавкие элементы уменьшают диффузионную активность алюминия, хрома и кремния, а это противодействует формированию защитного слоя. Во-вторых, оксиды тугоплавких металлов обычно незащитны (т.е. отличаются низкой температурой плавления, высокой упругостью паров, высоким коэффициентом диффузии и другими неблагоприятными характеристиками), и поэтому они нежелательны в качестве компонентов для наружной окалины. Следовательно, вредное влияние тугоплавких элементов оказывается более весомым, чем их благотворное влияние, так что для повьш1ения противоокислительной стойкости их обычно в суперсплавы не вводят. Но поскольку тугоплавкие элементы не равнозначны, то некоторые из них использовать предпочтительнее, чем другие. Представляется, например, что тантал, не вызывает столь вредных последствий, как вольфрам или молибден, поэтому он один из тех тугоплавких элементов, которые следует предпочесть. Вольфрам, молибден и ванадий ведут себя примерно одинаково, но вольфрам определенно сильнее снижает. скорости обменной диффузии, чем остальные элементы, и, следовательно, более, чем другие способен к неблагоприятному влиянию в отношении избирательного окисления. Оксиды ниобия не являются защитными, поэтому его присутствие в составе окалины нежелательно. Рений применяли в суперсплавах в ограниченных масштабах его влияние, по-видимому, аналогично влиянию ниобия. Гафний и цирконий часто вводят в суперсплавы в небольших количествах, они значительно улучшают прочность связи окалины с основным сплавом. [c.32]

Возможность улучшения пластичности NijAl путем микролегирования в сочетании с добавками марганца, гафния или железа обеспечивает прорыв в области разработки новых сплавов на основе этой системы. Усовершенствованные сплавы на основе твердого раствора с добавками гафния и железа имеют очень высокую прочность по сравнению с исходными промышленными сплавами (рис. 19.2), и при этом их плотность примерно на 10 % ниже [4]. Для сплавов, предназначенных для работы при низких температурах, возможно дальнейшее повышение характеристик за счет холодной деформации. Существуют также возможности для дисперсионного упрочнения NijAl или его использования в качестве матрицы для механически скомпонованного композиционного материала. [c.293]

Тугоплавкие металлы и сплавы. Тугоплавкими называют металлы, температура плавления которых выше 1700 С. Наиболее тугоплавки вольфрам (3410 С), молибден (2620°С), тантал (2996°С), хром (1875Х), рутений, гафний и др. Тугоплавкие металлы и их сплавы широко применяют как жаропрочные при строительстве ракет, космических кораблей. Эти металлы получают из порошков путем прессования и последующего их спекания в брикеты, а также плавкой заготовок в электроду- [c.223]

В сталях и сплавах возможны три случая растворимости Компоненты практически не растворя ю т с я При этом образуется гетерогенная смесь и каждый элемент кристаллизуется в своей решетке (например, свинецсодержащие стали повышенной обрабатываемости, см гл XX, п 5) Полной нерастворимости компонентов фактически нет Так, в свинецсодержащих сталях максимальная растворимость свинца в y железе при 1450 °С составляет 0,02%, а в а железе при 850°С 0,0011% Практически не растворяются в а железе сера, цирконий, гафний, тантал, висмут Системы, в которых максимальная растворимость [c.32]

Для получения аморфного состояния при указанных скоростях охлаждения сплав должен содержать достаточное количество элементов-амор-физаторов. К аморфизаторам относят некоторые неметаллы (бор, кремний, фосфор, углерод), а также некоторые металлы (цирконий, гафний и др.). Соответственно аморфные металлические сплавы разделяются на сплавы металл—неметалл и металл—металл. [c.554]

Как видно из рис. 54, согфотивлеияе срезу соединений из сплава ОТ4, наянных припоем Ti—Ni, ниже, чем припоем Си—Ti (В. Л. Гришин и С. В. Лашко). Это обстоятельство связано с особенностями влияния меди и никеля на распад Р-твердого раствора при охлаждении соединений после пайки. При охлаждении паяного соединения из титана и его <а)- и <а+Р)-сплавов из р-об-ласти в область существования стабильной а-фазы могут образоваться метастабильные хрупкие структуры, в частности ш -и а -фазы. Тормозят илн предотвращают образование хрупких составляющих ш -фаз такие элементы, как гафний и цирконий. [c.314]

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]

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]

Так, по данным [50], при охлаждении со скоростью порядка 10 град/с сплавы системы Nb—W—Zr(Hf)—С, содержащие цирконий (гафний) и углерода количествах, соответствующих 1—2 мол.% фазы в расчете на Zr или Hf , кристаллизуются с образованием преимущественно фазы Nb3 2. Нам не удалось выявить разницу в морфологии карбидов Nb и Nbg z, образующихся в литом материале. Вместе с тем указывается [22], что выделения ЫЬдСг — тонкие длинные иглы в отличие от более крупных игл-пластин Nb . [c.184]

В дальнейшем для указания состава сплава будем пользоваться выражением 1, 2, 3,. . ., и мол.% фазы . Имеется в виду мол,% карбида Zr или Hf . В действительности, как будет показано, в этих сплавах не образуются карбиды состава Zr (Hf ), а только сложнолегированные (Nb.Mejy) С или карбиды ниобия, например Nba . Таким образом, указание состава в мол.% карбида Zr или НЮ условно и позволяет представить содержание циркония (или гафния) и углерода в сплаве. Например, 1 мол.% фазы Zr , следовательно, в сплаве содержится 1 ат.% циркония 1 мас.%) н 1 ат.% углерода ( 0,13 мас.%). [c.184]

Те же закономерности, видимо, будут проявляться в сплавах, более богатых углеродом и цирконием (или гафнием), в сплавах эвтектического типа. По нашим данным, в этих сплавах молибден в небольших количествах переходит в карбид (Nb, Meiv) , образуя (Nb, Meiv, Мо)С. С увеличением в сплаве углерода количество молибдена в фазе повышается, что должно быть связано с ростом вероятности образования МоаС. [c.187]

Исследование процессов распада твердых растворов сплавов ниобий — цирконий (гафний) — углерод с содержанием фазы от 3 до 10 мол. %, показало, что основным различием с аналогичными сплавами, содержащими 1—2 мол. % фазы, является то, что распад идет с образованием сложнолегированного монокарбида (Nb, Meiv) С,, минуя стадию образования карбидов ниобия. На рис. 67 представлено изменение твердости литых сплавов ниобий — молибден — цирконий — углерод, содержащих 7 и 10 мол. % Zr и сплава ниобий — цирконий — углерод с 10 мол. % Zr после отжига в интервале температур 700—2300° С с выдержкой 1 ч. Различаются три температурных интервала различного хода кривой твердости. Сопоставление этих данных с результатами микроструктурных исследований (рис. 68) и результатами фазового анализа показывает, что при отжиге происходит распад неравновесного твердого раствора, за- [c.191]

Рассматривая структуру и факторы, ее определяющие, в сплавах ниобий — цирконий(гафний) — углерод, необходимо учитывать присутствие в сплаве таких примесей, как азот и кислород. Особое значение кислородная примесь приобретает в сплавах с 1—2 мол. % фазы (1—2 мае. % циркония или гафния и до 0,13—0,2мае. [c.195]

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]

НЫХ фаз системы ниобий—азот—кислород. По мере увеличения в сплаве циркония или гафния и азота доля фазы ZrN (HfN) в общем объеме фазы растет. С увеличением в сплаве содержания циркония и азота на рентгенограммах возрастает число линий, соответствующих ZrN (табл. 29). При этом осадок обогащается цирконием тем больше, чем больше в сплаве циркония. Было замечено, что если литая структура характеризуется наличием пластинчатых выделений, образующих структуру типа видман-штеттовой (см. рис. 81, а), то при идентификации фаз обнаружи- [c.219]

Поскольку способность литых сплавов деформироваться определяется, с одной стороны, структурой, а с другой — прочностью, структурные исследования были дополнены измерением твердости сплавов при комнатной температуре [141]. С увеличением содержания гафния и азота в системе Nb—Hf—N твердость литых сплавов меняется немонотонно, проходя через резко выраженный максимум (рис. 82, а). Твердорастворное упрочнение ниобия гафнием не может дать объяснения столь значительному повышению твердости. Введение до 25 мае. % гафния в ниобий повышает его твердость всего лишь до 280 ед. HV, тогда как Тве.рдость исследованных сплавов ниобий—гафний—азот с содержанием гафния менее 10 мае. % достигает значений 420—470 ед. HV. [c.220]

Исходя из представлений о взаимосвязи упрочняющего действия легирующего элемента в твердом растворе и влияния его на ход линии солидуса в соответствующей диаграмме состояния, можно прийти к выводу, что такие элементы, как цирконий и гафний, должны приводить к разупрочнению ниобия в случае образования твердых растворов. Действительно, присутствие в сплаве ниобий— гафний—азот избытка гафния по отношению к стехиометрическому соотношению приводит к значительному снижению кратковременной прочности при низких температурах [145] и особенно при 1200° С [141]. Так, сплав ниобий — 10 мас.% гафния — 0,187 мае. % азота, содержащий в два раза больше азота, чем сплав ниобий— 1,69% гафния — 0,098% азота, после одинаковой термической обработки имеет при 1200° С предел прочности Ов = 7,3 кгс/мм , что почти в четыре раза меньше, чем предел прочности сплава с 1,69% гафния. Такое разупрочняющее влияние на ниобий оказывает менее тугоплавкий гафний при высоких температурах, когда отрицательно влияет приближение к линии солидуса. Таким образом, как уже было показано, при подборе оптимальных составов сплавов необходимо не вводить гафнии (и тем более цирконий в сплавах с цирконием) намного больше стехиометрического соотношения ат. %Meiv ат. % N = 1 1. [c.240]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...