Цирконий, взаимодействие с азото

Цирконий, взаимодействие с азотом 300 [c.428]

Протекание диффузионного потока внедренных атомов при их химической диффузии по междоузлиям сплава замещения должно оказывать влияние на диффузионные процессы, происходящие на узлах решетки, а эти процессы в свою очередь влияют на диффузию в подрешетке междоузлий. Теория взаимного влияния диффузионных процессов на узлах и на междоузлиях, развитая в рамках общего феноменологического формализма, основанного на применении уравнений (23,32), была развита в [20] и привела к интересной возможности перераспределения атомов на узлах решетки при химической диффузии внедренных атомов. Такой эффект был обнаружен экспериментально при изучении взаимодействия сплавов цирконий — ниобий с азотом. В образцах сплавов при поглощении азота наблюдалось перераспределение атомов циркония и ниобия между центральной и приповерхностной областями, причем [c.319]

При аргонодуговой сварке в специальную сварочную горелку подается аргон, струя которого непрерывно истекает из сопла горелки, оттесняя воздух и защищая электрод, дугу и сварочную ванну от взаимодействия с азотом и кислородом воздуха. Благодаря этому становится возможной сварка практически всех металлов и сплавов, в том числе таких химически активных, как титан, алюминий, магний, бериллий, цирконий и их сплавов. [c.331]

При 20 °С цирконий и его сплавы инертны по отношению к газам, но при повышенной температуре они взаимодействуют с кислородом, азотом и водородом, образуя окислы, нитриды И гидриды. Водород — единственный газ, реакция поглощения которого цирконием обратима. Максимальное насыщение циркония водородом происходит при 280—300 °С при нагреве в вакууме до 800 °С водород полностью удаляется. [c.260]

С азотом цирконий начинает взаимодействовать с 400 °С. Наибольшее поглощение азота из воздуха происходит при 1000—1600 °С. Удалить азот из циркония при нагревании в вакууме до температуры 1300°С не удается. [c.260]

Широкое применение новых конструкционных материалов на основе тугоплавких и высокоактивных металлов (титан, цирконий, молибден, вольфрам и др.) потребовало создания способа их обработки источником тепла с высокой плотностью энергии в условиях защиты от взаимодействия с газами воздуха (кислород, азот). Наиболее полно этим условиям отвечает электронно-лучевая технология. [c.244]

Наплавка электронным лучом. Сущность наплавки электронным лучом [61 рабочей части катода можно рассмотреть на примере получения катода с титановым основанием и на плавленной рабочей частью из циркония. Такой катод получаю в рабочей камере установки (давление порядка 2 -10 Па), что позволяет предотвратить окисление металла и насыщение его азотом и кислородом. Первой операцией является очистка от растворимых газов и примесей металлов с большой упругостью паров. Отсутствие перемешивания расплава способствует лучшей очистке от неметаллических включений. Формирование рабочей поверхности катода происходит в медном водоохлаждаемом кокиле. Наплавляемый металл в виде прутка диаметром 10 мм подается в зону электронного луча с помощью специального механизма из шлюзовой камеры. Сканирующий электронный луч одновременно с расплавлением наплавляемого материала расплавляет и некоторый участок верхней части катода. Капли наплавляемого металла, взаимодействуя с расплавом металла основания, образуют монолит переходной зоны (от основания к рабочей части). Вращение кокиля обеспечивало последовательную и равномерную наплавку всей рабочей поверхности катода. [c.139]

Взаимодействие циркония с азотом протекает значительно менее интенсивно, чем с кислородом. Заметное взаимодействие между азотом и йодидным цирконием со специально протравленной для снятия защитной пленки поверхностью начинается с 400° С, но более интенсивно оно протекает лишь при температуре выше 600° С. [c.438]

Компактный цирконий при 20° С отличается исключительно высокой стойкостью против воздействия газов, но при нагревании <зн сравнительно легко взаимодействует с кислородом, азотом н водородом. Несмотря на тугоплавкость металла и образующейся на его поверхности плотной окисной пленки, цирконий при повышенных температурах слабо сопротивляется окислению. Насыщение металла азотом и кислородом снижает его пластичность и [c.165]

Необходимое требование к напыляемым материалам — стабильность их состава в процессе расплавления другими словами, они должны плавиться без разложения и возгонки. Естественно, что химический состав напыляемого материала может изменяться при взаимодействии с составляющими плазмообразующего газа (азот, примеси кислорода) и среды, в которой происходит процесс напыления. Это необходимо учитывать, выбирая плазмообразующий газ и окружающую среду в зависимости от природы распыляемого материала и его химической активности при высоких температурах. Так, чтобы предотвратить окисление расплавленных частиц металлов, карбидов, нитридов, их напыляют в специальных камерах с контролируемой нейтральной газовой средой. В некоторых случаях, например, при распылении металлов с большим сродством к кислороду и азоту (титан, цирконий), плазмообразующий газ не должен содержать этих газов. [c.121]

Выше 900° С цирконий быстро поглощает азот и активно взаимодействует с окисью углерода. С азотом и углеродом цирконий образует весьма твердые и тугоплавкие соединения — нитрид 2гЫ (температура плавления 2930° С) и карбид 2гС (температура плавления 3530° С). [c.273]

Цирконий стоек в растворах кислот и щелочей, в воде и водяном паре активно взаимодействует с газами с кислородом выше 150—200° С, водородом в интервале температур 300—1000° С, азотом и углекислым газом выше 450° С с образованием окислов, нитридов, гидридов, карбидов. Благодаря этой способности цирконий [c.238]

Стыковая сварка циркония, тантала, ниобия из-за высокой температуры плавления и активного взаимодействия с кислородом, азотом и частично водородом сопровождается растворением этих газов в металле и интенсивным горением расплавляемых частиц с появлением большого количества окислов в виде хлопьев и дыма. Эти металлы обычно сваривают стыковой сваркой в защитных камерах с нейтральным газом при отсосе образующихся окислов. При кратковременном нагреве ниобий и молибден можно сваривать без защиты. Сваривае.мость редких металлов зависит от способа их получения. Легко свариваются спеченные в вакууме, деформированные, отожженные мелкозернистые металлы. [c.46]

Сварка молибдена. Молибден имеет атомную решетку объемно-центрированного куба и аллотропических превращений не претерпевает вплоть до температуры плавления. Молибден инертен к водороду, устойчив против соляной, серной, плавиковой и фосфорной кислот, растворов щелочей, расплавов щелочных металлов, но растворяется в азотной кислоте и в расплавах щелочей. С кислородом начинает взаимодействовать с 673 К и интенсивно окисляется с 873 К- Молибден устойчив в среде чистого азота от температуры плавления до 1273 К- Нитриды молибдена диссоциируют до 1273 К- Промышленные сплавы молибдена имеют небольшие добавки (десятые доли процента) легирующих элементов циркония, титана, ниобия, тантала, образующих в этих количествах твердые растворы с молибденом. Анализ различных данных по диффузионной сварке молибдена показывает, что наилучшие результаты обеспечивает режим Т = 1973 К, р = 9,8 МПа, t — 5 мин. В соединениях, выполненных на этом режиме, в зоне стыка изменений структуры не наблюдается. Структура зоны соединения аналогична структуре основного металла, несплошности в стыке отсутствуют. Благоприятное влияние на свариваемость молибдена оказывает применение прокладок из основного металла с мелкозернистой структурой. [c.155]

Сварка вольфрама. Вольфрам имеет две модификации — а и . Ниже температуры полиморфного превращения 903 К -фаза переходит в а-фазу с решеткой объемно-центрированного куба. Вольфрам устойчив в соляной, серной и других кислотах, в расплавленных натрии, ртути, висмуте. С азотом и водородом вольфрам не взаимодействует до температуры плавления. На воздухе устойчив до 673 К- Вольфрамовые сплавы содержат в небольших количествах такие легирующие элементы, как ниобий, цирконий, гафний, молибден, тантал, рений, окись тория. Основной целью легирования вольфрама является повышение его пластичности, так как технически чистый вольфрам при 293 К имеет относительное удлинение, близкое к нулю. Среди" тугоплавких металлов вольфрам имеет наиболее высокие следующие параметры температуру плавления, модуль упругости, коэффициент теплопроводности и низкую свариваемость. Для диффузионной сварки вольфрама в вакууме может быть рекомендован режим Т = 2473 К, р 19,6 МПа, /=15 мин, который обеспечивает свойства соединений, близкие к свойствам основного металла. [c.155]

Размеры микрокамер и их форма выбираются в зависимости от вида свариваемого металла и его толщины, режимов сварки, формы изделия. При этом микрокамеры должны обеспечивать надежную защиту инертным газом зоны металла, нагретого до температур, при которых еще может происходить активное взаимодействие металла с кислородом и азотом воздуха. При сварке циркония необходимо защищать зону металла с температурой выше 500° С (773° К). [c.46]

Фиг. 164. Влияние температуры яа взаимодействие циркония с чистым азотом [1)

Фиг. 164. Влияние температуры на взаимодействие циркония с чистым азотом Щ

Заметное взаимодействие азота с иодидным цирконием начинается при температуре около 400° С. Как показано на фиг. 164. в интервале температур 400—600° С реакция протекает сравнительно медленно, но при 700—800° С она быстро развивается. [c.531]

Заметное взаимодействие азота с йодид-ным цирконием начинается при температуре -400 °С. В интервале температур 400...600 °С реакция протекает сравнительно медленно, но при 700... 800 °С она развивается быстро. [c.146]

При повышении температуры свыше 800 °С цирконий энергично взаимодействует с азотом, образуя нитриды (ZrN), а при температурах 300. .. 1000 °С он интенсивно поглощает водород, образуя гидриды (ZrHi). [c.478]

И установлено, что в этом интервале температур кинетика азотиро-вания подчиняется параболическому закону. Отмечается, что при температуре 700° С ниобий и тантал поглощают азот быстрее, чем цирконий, и медленнее, чем титан, и сделан вывод о необходимости тщательной очистки азота от кислорода и водорода, так как ниобий взаимодействует с азотом намного медленнее, чем с кислородом и водородом. [c.164]

Цирконий Zr (Zir onium). Металл, обладающий стальным блеском. Распространенность в земной коре 0,02< /о-4л = 1830° С, t iin = 2900° С плотность 6,25. В природе встречается в рассеянном состоянии, только в виде соединений. При обычных условиях устойчив по отношению к воде и воздуху. При высоких температурах энергично взаимодействует с кислородом, галогенами, серой, азотом, углеродом. Металлический цирконий растворяется в плавиковой кислоте, царской водке, а также в расплавленных щелочах. [c.378]

С азотом литий вступает во взаимодействие уже при низких температурах (ниже температуры плавления), особенно в присутствии влаги. LisN вызывает сильную коррозию конструкционных материалов. В то же время азот, содержащий 7—14% кислорода и 3,5% водорода, с литием не реагирует. Растворимость LigN показана на рис. 9.2. LigN — соединение весьма прочное, восстанавливается цирконием, титаном. Литий взаимодействует с водородом, образуя гидрид, который легко диссоциирует. Поэтому над свободной поверхностью лития, содержащего в растворе LiH, всегда существует свободный водород. Давление диссоциации водорода в зависимости от температуры и содержания LiH в Li показано на рис. 9.3. [c.128]

Большинство ниобиевых сплавов (табл. 19.5) отличается хорошей деформируемостью, свариваемостью и неплохой прочностью. На сегодняшний день упрочняющее легирование ниобия осуществляется простым упрочнением твердого раствора тугоплавкими элементами с высокими модулями упругости и дисперсного упрочнения карбидами типа МеС. Для образования твердых растворов замещейия, отличающихся повышенным сопротивлением ползучести, чаще всего вводят вольфрам, молибден и тантал. Элементы с высокой реакционной способностью, цирконий и гафний, взаимодействуя с углеродом и азотом, образуют очень мелкие выделения, еще более повышающие сопро1ивление ползучести. Алюминий и титан повышают стойкость основного металла против окисления однако они понижают температуру плавления и поэтому отрицательно сказываются на прочности. Сплавы выплавляют электроннолучевым способом или в вакуумной печи с двумя расходуемыми электродами и с последующей обработкой давлением. Литейные ниобиевые сплавы не известны. [c.310]

Аналогичные закономерности имеют место при взаимодействии переходных металлов с азотом (рис. 41). Щелочные, щелочноземельные и редкоземельные металлы азота практически не растворяют вследствие недостаточной ионизирующей способности этих металлов. Более высоковалентные металлы IV—VI групп легко переводят азот в катионное состояние (N ). Области первичных растворов внедрения наиболее развиты в системах с титаном, цирконием, [c.101]

При нагреве на воздухе цирконий взаимодействует и с кислородом и с азотом. При температурах ниже полиморфного превращения не происходит заметной диффузии азота и кислорода вглубь металла. В процессе нагрева образуется корка из двух слоев верхнего белого или светло-коричневого, состоящего из Zr02, и внутреннего черного, л остоящего из Zr02 и ZiN. Цирконий можно нагревать на воздухе в течение 24 час. нри 500° С, 4 час. при 700° С и нескольких минут при 800° С без заметного окисления. Выше 800° С цирконий сильно окисляется. [c.438]

Цирконий при взаимодействии с кислородом О бразует единственное соединение — двуокись циркония 2гОг с моноклинной структурой. При температурах 300—700° С металл покрывается окалиной темно-серого или голубовато-черного цвета, прочно сцепляющейся с металлом [351, 688, 697]. По мере дальнейшего повышения температуры появляются белые пятна двуокиси циркония и начинается образование чешуек [570, 697]. Эти пятна непрерывно расползаются по образцу, пока он не станет сплошь белым (спустя сутки при 700°С или через несколько минут при 900° С). Если цирконий окисляется при 900° С на воздухе, то в окалине содержится и азот под порошкообразным наружным слоем окалины в тонком внутреннем окисном слое темного цвета образуются тонкие вертикальные трещины, по которым и кислород, и азот проникают в глубь металла [351]. При температурах выше 1050° С внутренний темный слой, состоящий из моноклинной и тетрагональной модификаций двуокиси циркония и его натрида 2гК с кубической решеткой, распространяется на большую часть толщины o кaлины [698]. [c.298]

Скорость реакции взаимодействия циркония с азотом строго параболична. Из литературы известны следующие экспериментальные результаты [c.300]

До температуры 400—500° С цирконий с.табо реагирует с азотом, но уже прн 800—900° С происходит сильное взаимодействие с образованием на поверхности нитрида ггК. При 300—1000° С наблюдается интенсивное поглощение цирконием водорода с образованием гидрида 7,тН1 2- [c.370]

При температуре около 450° защитная пленка растворяется в металле и, таким образом, препятствие к дальнейшему поглощению кислорода устраняется. С азотом цирконий взаимодействует при температуре выше 400°, с 502 — выше 500°, с аммиаком — при температурах около 1000° с образованием 2гзЫг, с галоидами — при средних температурах 200—400°. Водород легко поглощается цирконием в количествах, уменьшающихся с повышением температуры при постоянном давлении. При действии водорода образуются гидриды 2гН2, которые делают цирконий хрупким (водородная хрупкость циркония). [c.267]

Сварка циркония. Цирконий имеет две аллотропические модификации а и . а-фаза существует до температуры полиморфного превращения 1135—П38 К и имеет гексагональную плотноупакованную решетку. Высокотемпературная -фаза имеет кубическую объемно-центрированную решетку. Цирконий при нагреве активно взаимодействует с газами. С азотом цирконий образует нитриды, а с водородом — гидриды. По свариваемости цирконий близок к титану. Диффузионную сварку циркония выполняют на следующих режимах Т 1273 К, р = 0,98 МПа, i = 0,5 ч и Г =- 1023- -1223 К, р = 9,8 МПа, t = 20 мин. Перед сваркой соединяемые поверхности обрабатывали механически до шероховатости Ra= 1,25 мкм. В процессе механических испытаний получены следующие характеристики соединений, сваренных по первому режиму = 528 МПа, o — = 18%, 1 з= 12% по второму Стд = 581 МПа, o = 20%, -ф = 20%. В отличие от обычной технологической схемы диффузионной сварки, когда температура поддерживается постоянной, сварку циркония проводили при циклически изменяющейся температуре 30 с нагрев до 1223 К, 30 с выдержка, затем охлаждение ниже температуры полиморфного превращения, опять нагрев и т. д. Так как различные модификации циркония имеют различный объем, то аллотропические превращения вызывают фазовый наклеп. Возникающие и исчезающие межфаз-ные поверхности раздела создают остаточные дефекты структуры, служащие [c.153]

Азот. Согласно данным Гульбрансена и Эндрюса [171, при 4U0" азот реасирует с цирконием крайне медленно, однако при 800 и выше взаимодействие заметно ускоряется оно усиливается также под давлением. При содержании азота до 20 ат. % образуются твердые растворы, выше 2U ат. о— ZrN. Лзот не удаляется нн в процессе вакуумной обработки, ни при действии кальция. [c.904]

Нитрид бора [95] стоек к воздействию нейтральных и восстановительных газовых сред, окисляется быстро сухим кислородом и углекислым газом при 700—800 °С с образованием В2О3 и азота стоек к расплавам меди, серебра, золота, олова, свинца, висмута и других металлов не смачивается их расплавами. BN взаимодействует в нейтральной атмосфере (начиная с 800 °С) с титаном, цирконием, хромом, ванадием и другими переходными металлами растворим в расплавах металлов группы железа. Окисленная поверхность BN хорошо смачивается на воздухе выше 750 °С расплавами оксидов и стеклами. a-BN стоек к действию шлаков на воздухе до 1600 °С. [c.280]

Общие сведения. С развитием новых отраслей техники тугоплавкие металлы и их сплавы благодаря высоким жаропрочности, коррозионной стойкости в ряде агрессивных сред и другим свойствам находят все более широкое применение. К тугоплавким металлам, использующимся для изготовления сварных конструкций, относятся металлы IV, V и VI групп периодической системы Менделеева ниобий, тантал, цирконий, ванадий, титан, молибден, вольфрам и др. Эти металлы и сплавы на их основе обладают рядом общих физико-химических и технологических свойств, основными из которых являются высокие температура плавления, химическая активность в жидком и твердом состоянии при повышенных температурах поотношению к атмосферным газам, чувствительность к термическому воздействию, склонность к охрупчиванию, к интенсивному росту зерна при нагреве выше температуры рекристаллизации. Пластичность сварных соединений тугоплавких металлов, как и самих металлов, в большей мере зависит от содержания примесей внедрения. Растворимость азота, углерода и водорода в тугоплавких металлах показана на рис. 1. Содержание примесей внедрения влияет на технологические свойства тугоплавких металлов и особенно на их свариваемость. Взаимодействие тугоплавких металлов с газами и образование окислов, гидридов и нитридов вызывают резкое охрупчивание металла. Главной задачей металлургии сварки химически активных тугоплавких металлов является обеспечение совершенной защиты металла и минимального содержания в нем вредных примесей. Применение диффузионной сварки в вакууме для соединения тугоплавких металлов и их сплавов является весьма перспективным, так как позволяет использовать наиболее совершенную защиту металла от газов и регулировать термодеформационный цикл сварки в благоприятных для металла пределах. [c.150]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...