Гафний, окислы

Для повышения длительной прочности при высоких температурах наносят распылением различные тонкие (4—12 мкм) барьерные покрытия (карбиды титана и гафния, окислы алюминия и гафния и др.) наиболее эффективным является покрытие Hf — единственное покрытие, позволяющее избежать рекристаллизации вольфрамовых волокон при температуре 400 К в течение 1000 ч. [c.23]

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]

Перечень материалов, используемых в обычной электроэнергетике, сравнительно невелик. Для изготовления деталей и оборудования, испытывающих нагрузки, применяют стали, там, где необходимы проводники электрического тока, используют медь или алюминий, а в качестве изоляционных материалов выбирают органические соединения или керамику. Появление на энергетическом рынке атомных электростанций (АЭС) значительно расширило круг используемых материалов. В активной зоне реактора находятся делящиеся и воспроизводящие материалы, представляющие собой либо металлы (уран, плутоний и торий), либо их окислы или карбиды. В качестве конструкционных материалов активной зоны применяют магний и цирконий, в качестве замедлителя— графит. В системах управления и защиты реакторов используют такие материалы, как бор, гафний и редкоземельные металлы, в качестве теплоносителей ядерных энергетических установок могут быть использованы, например, углекислый газ, гелий, натрий. [c.6]

Эмиссионные свойства вольфрама с присадкой окислов циркония и гафния (1,5 и 1% соответственно) выше, чем чистого вольфрама, но ниже, чем торированного, причем электронная эмиссия вольфрама с присадкой окиси гафния стабильна, а вольфрама с присадкой окиси циркония резко падает при температуре выше 2200 К- [c.35]

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]

Жаростойкость тантала повышают легированием никелем, молибденом (до 15%), вольфрамом (до 50%) (рис. 14.21). Добавки V и Nb до 15 % приводят к двукратному повышению жаростойкости тантала. Эффективны добавки металлов IV-a группы. Положительное влияние циркония усиливается при повышении температуры до 1100 °С. Сплавы Hf—Та, богатые гафнием, устойчивы кратковременно к окислению при 2000 °С. Наиболее высокой жаростойкостью обладают тройные и многокомпонентные сплавы тантала (см. табл. 14,9). Тантал, легированный хромом и никелем (суммарное.содержание Сг, Ni 15 %), окисляется со скоростью, меньшей, чем хром. Наибольшей жаростойкостью в этой системе обладает сплав Та—7,5 Сг—5Ni. Наивысшей жаростойкостью обладают сплавы тантал - металл IV-a группы, легированные хромом, алюминием, кремнием, бериллием, молибденом. [c.430]

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]

Устойчивость окислов, характеризуемая на диаграммах состояния температурами их плавления или диссоциации, возрастает справа налево от весьма непрочных окислов меди, серебра и золота к более электроположительным металлам, достигая максимальных значений у высших окислов титана, циркония, гафния, тория (IV гр.), скандия, иттрия, лантана (III гр.), редкоземельных металлов в трехвалентном состоянии и, наконец, магния, кальция, стронция и бария (II гр.). Примечательно, что чем больше атомов кислорода в высшем окисле, тем слабее связи Me—О и тем менее прочен окисел. Так, окислы металлов II—IV групп весьма туго- [c.109]

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

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]

Гафний. Существует в двух модификациях — гексагональная плотноупакованная решетка сохраняется до температуры 1760° 3.5°. прп которой пропсхо-дит переход в объемпоцентрпрованпую. При пагреванпп на воздухе гафний окисляется с образованием двуокиси HiO.j, кроме того, в результате взаимодействия с азотом образуются нитриды. [c.372]

Приведенные данные Получепы на образцах, испытанных на воздухе. Это приводило к некоторому аагрнзнению газами при более высоких температурах и<-пыте-ннй. Например, после испытаиин при 593 образец окислился до такой степени, что покрывался тонким слоем белого порошка. Перед испытаниями гафний был оюж-жен при 899° в течение 20 час в вакууме. [c.191]

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]

В настоящее время в литературе появляются публикации, посвященные изысканию окисных покрытий на вольфраме, работающих при температурах выше 2000° С. Предпринята попытка использовать в качестве покрытий высокоэнталвпийные окислы тория, гафния и циркония (см. № 4, табл. 11). Покрытия испытывались в воздушной атмосфере при давлении 20 мм рт. ст. Образцы с покрытием нагревались электрическим током до 2200° С за 90 сек. Поток воздуха со скоростью 10 м/мин направлялся в центр испытуемых стержней. В дальнейшем испытаниям подверглись покрытия из ТЬОг и НЮг с до бавкой 5% окиси иттрия. Испытания проводились при нагреве образцов до 2500° С плазменным факелом. В качестве плазмообразующего газа использовался воздух при давлении 40 мм рт. ст. Толщина покрытий 750 мкм. Ниже приводятся результаты испытаний покрытий на вольфраме при 2500° С [7] [c.258]

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]

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]

По теплотам образования наиболее перспективны в качестве дис-персионно-упрочняющих фаз высшие окислы щелочноземельных, редкоземельных металлов, титана, циркония, гафния и тория, имею- [c.116]

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 какой-то степени обойти эту трудность удается, используя метод соосаждения. Так, например, дисперсно-упрочненный сплав на основе вольфрама [26] получают химическим осаждением паров хлоридов вольфрама и гафния (W le и Hf l4) с восстановлением их водородом во время реакции осаждения. Последующее пропускание NHg через осадок позволяет получать дисперсные частицы HfN. Таким же способом, только окисляя при нагреве осадок, можно получать сплавы с окислами. Этот метод позволяет получать более мелкий размер частиц и расстояние между ними, однако недостатком является образование сегрегаций. Кроме того, этот метод не позволяет получать крупные заготовки и в промышленности не применим. [c.129]

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]

Следует заметить, что термическая обработка сплавов проводится главным образом в условиях динамического вакуума, не превышающего 1 10" —8-10" мм рт. ст., т. е. в условиях, когда не удается полностью избежать накислораживание сплавов. В табл. 32 приведены результаты газового анализа сплава Nb—2 мол.% ZrN в исходном (деформированном) состоянии и после термической обработки по режиму закалка с 1700° С с последующим старением при 1000° С в вакууме 2-10" мм рт. ст. (I — закалка 1 ч II — закалка 1 ч + старение 20 ч III — закалка 1 ч + старение 50 ч). Как будет показано ниже, даже такое незначительное содержание кислорода, как 0,02 мас.% в сплавах ниобий—цирконий и ниобий—гафний, обеспечивает существенное упрочнение при старении дисперсными окислами ZrOg и НЮз в соответствующих сплавах. [c.231]

Необходимость введения прокладки определена в результате исследований механизма функционирования электрода. Они показали, что окислы, образующиеся на рабочей поверхности гафниевой вставки, плохо смачивают стенки эрозионного кратера и не защищают их от воздействия теплового потока столба дуги. В результате наступает момент, когда падающий на стенки кратера тепловой поток от столба дуги вызывает расплавление части медного держателя. Образующаяся при этом жидкая медь окисляется и может попасть в эмитирующий материал в виде окислов. Температуры кипения окислов меди значительно ниже, чем гафния, вследствие чего они интенсивно кипят, унося окислы гафния и разрушая защитную пленку на его поверхности. Вследствие этого ресурс работы электрода исчерпывается после использования гафниевой вставки по высоте всего на 25 %. Чтобы повысить ресурс электрода, осуществлено коронирование стенок кратера тугоплавким материалом, обладающим плохой смачиваемостью и низкими эмиссионными свойствами (в частности, алюминиевой фольгой, которая наиболее полно отвечает указанным требованиям). [c.159]

Адгезионная прочность пленок, полученных при помощи различных методов электроосаждения. Одним из методов электроосаждепия является метод получения нленок, состоящих из металлических частиц с включением в них частиц органической и неорганической природы окислов и гидроокисей, карбидов, силицидов, каолина, сульфатов, оксалатов, графита, слюды и др. [238]. Пленки, в частности, могут формироваться из никеля с включением в них хромита лантана, цирконата празеодима и двуокиси гафния. В качестве электролитов в данном случае используют растворы, содержащие [c.290]

В субсолидусной области изучена Годиной и Келером [1]. Обжиги исходных смесей производились в интервале 1300— 1600° С. В отличие от других систем с окислами щелочноземельных элементов в системе MgO—HfOj не обнаружено химических соединений и установлено лишь образование кубических твердых растворов типа флюорита в области, примыкающей к HfO д. Образование твердого раствора происходит при температуре 1600° и выше. Предельная растворимость MgO в двуокиси гафния порядка 20 мод.%. [c.323]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...