Окислы, бориды, карбиды и нитриды тугоплавких металлов

В работе [47] исследовалась устойчивость железа и никеля в контакте с окислами, карбидами, боридами, силицидами и нитридами тугоплавких металлов и некоторых неметаллов при нагреве при температурах от 900 до 1400° С в вакууме 10 мм рт. ст. в течение 1 ч (табл. 17). На основании полученных результатов сделан вывод, что расплавление металлической фазы в контакте с тугоплавкими соединениями обусловливается легкоплавкими эвтектиками, образующимися вследствие диффузии неметаллического компонента тугоплавкого соединения в исследуемый металл. Наиболее устойчивые соединения по отношению к железу и никелю — нитриды и окислы, наименее устойчивые — бориды и силициды. [c.23]

В настоящее время большое внимание уделяется созданию покрытий на основе силицидов, боридов, карбидов и нитридов, а также фосфидов -переходных металлов (металлоподобные соединения). Описание условий синтеза и свойств этих соединений стало предметом новых глав неорганической химии-. Материалы, создаваемые на основе металлоподобных соединений, приобрели большое значение в новой технике. Будучи весьма тугоплавкими, они занимают по своим свойствам промежуточное положение между металлами и окислами металлов. Особенный интерес для практики, помимо тугоплавкости, представляют их высокая твердость, износостойкость и выгодные термоэмиссионные характеристики. Кроме того, повышенные теплопроводность и электропроводимость нередко сочетаются в них с устойчивостью к кислотам, щелочам, расплавленным металлам и агрессивным газам. Некоторые из них обладают значительной и высокой окалиностойкостью. Эти качества они- могут придавать и покрытиям. [c.140]

В табл. 22 сведены обобщенные в работах [4, 33, 49—55] данные по смачиваемости тугоплавких окислов, карбидов, боридов и нитридов расплавленными металлами и сплавами. [c.33]

Некоторые из указанных соединений уже нашли широкое применение, в частности карбиды и нитриды титана. Применение других соединений ограничено из-за крайней дефицитности ряда тугоплавких металлов и сложной технологии получения их соединений существующими методами. Однако уникальность их свойств, особенно таких, как высокая твердость, которая сохраняется при повышенных температурах, химическая инертность по отношению к конструкционным сталям, жаростойкость, коррозионная стойкость и т. д., позволяет предполагать, что часть из них найдет широкое применение в качестве покрытий. Особенно это относится к нитридам, карбонитридам, боридам, окислам и их смесям тугоплавких металлов. [c.35]

Большой интерес представляет получение порошков карбидов, нитридов, силицидов, боридов и окислов тугоплавких металлов. Частицы из этих порошков применяются с различными покрытиями. В некоторых случаях подложкой для нанесения покрытий служит графит. В литературе имеется описание различных методов нанесения покрытий на графитовые порошки осаждением с помощью плазменного пучка, распылением в вакууме, химическим осаждением и др. [3, 4], однако этот вопрос остается еще мало изученным. [c.82]

Кристаллические защитные покрытия из высокоогнеупорных окислов, силикатов, нитридов, карбидов, боридов и других тугоплавких соединений обладают очень высокими огнеупорностью, сопротивляемостью эрозии, теплозащитными свойствами. При существующих методах нанесения их (газопламенном и плазменном) покрытия получаются пористыми, что снижает защиту металла от окисления. Известно, что пористость у покрытий, нанесенных плазменным методом, меньше, чем у покрытий, нанесенных газопламенным методом. [c.206]

Широко используются эрозионностойкие материалы и сплавы на основе окислов, карбидов, боридов, нитридов и интерметаллических соединений тугоплавких металлов. [c.269]

Значительно более эффективно широко используемое в настоящее время дисперсионное упрочнение тугоплавких металлов — ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама, а также аустенитных сталей и никелевых сплавов — весьма тугоплавкими и термодинамически устойчивыми при высоких температурах карбидами, нитридами, окислами и боридами переходных, метал лов. [c.81]

G точки зрения электронного строения и атомно-кристаллической 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, Zr , HfN, V , ZrB и другие) построены из р -ионов, 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. [c.114]

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]

При массовом производстве многогранных твердосплавных пластин с покрытиями обычно применяют процесс водородного восстановления пара галогенида тугоплавкого металла при температурах порядка 1000—1100°С. В процессе получения покрытий температура играет важнейшую роль и сильно влияет на скорость осаждения, структуру и свойства покрытий. Присутствие водорода снижает температуру процесса. Процессы ХОП могут протекать как при нормальном давлении, так и при некотором разряжении, в результате которых образуются карбиды, нитриды, карбонитриды, бориды и окислы тугоплавких металлов IV—VI групп Периодической системы элементов. [c.14]

Поскольку упрочнение в армированных волокнами системах зависит главным образом от свойств волокон (матрица действует только как среда для передачи напряжения), такие системы по своим высокотемпературным характеристикам должны превосходить системы, упрочненные дисперсными частицами (см. гл. IX). В качестве армирующих используют собственно волокна, усы или проволоку из железа, стали, вольфрама, никеля, молибдена, титана и других металлов, графита, окислов алюминия, бериллия или кремния, карбидов, нитридов, боридов и других тугоплавких материалов. [c.462]

Металло-керамические материалы или, так называемые керметы, представляют собой композицию из тугоплавких керамических соединений (окислов, карбидов, нитридов, боридов, силицидов) и металлической связки. В качестве металлической связки могут применяться кобальт, никель, молибден, хром, вольфрам, бериллий и другие металлы. [c.107]

В табл. 50 приведена стойкость тугоплавких соединений против окисления на воздухе. Видно, что наибольшей окалиностойкостью отличаются силициды молибдена и вольфрама, нитриды кремния, бориды хрома и титана, карбиды хрома, титана и циркония. Низкой окалиностойкостью отличаются карбиды молибдена и вольфрама, что отчасти объясняется высокой летучестью окислов этих металлов, способствующей разрыхлению окисного слоя. [c.107]

Большинство известных нам тугоплавких твердых веществ входит в группу твердых соединений. Как правило, все тугоплавкие карбиды, бориды, нитриды и силициды обладают хорошей термодинамической стабильностью, а при повышенных температурах — низкой упругостью пара и высокой механической прочностью. К сожалению, стойкость против окисления у большинства твердых соединений невелика. Многие из них окисляются значительно медленнее, нежели тугоплавкие металлы, но скорость их окисления все же слишком велика, чтобы обеспечить требуемую защиту от окисления. Исключение составляют лишь некоторые силициды и другие твердые соединения кремния, на которых при окислении образуется защитная пленка 5102. [c.42]

В промышленности возможность подавать в горелки калиброванную проволоку большой длины делает операцию металлизации обычными материалами экономичной и удобной для автоматизации. В то же время развитие новых отраслей техники (авиации, космонавтики, атомной промышленности) обусловило потребность в покрытиях, обладающих повышенной прочностью и стойких при высоких температурах к коррозионному и эрозионному воздействию. Для образования таких покрытий применяются тугоплавкие металлы, сплавы или псевдосплавы, окислы металлов и неметаллов, смеси металлов с окислами (керметы), карбиды, нитриды, бориды и т. д. Эти материалы не поддаются переработке в проволоку, и, кроме того, их температура плавления очень высока, что предъявляет новые требования к конструкции аппаратов для распыления и способу их подачи. [c.108]

Термическая обработка — гомогенизирующий отжиг и старение — деформированных сплавов приводит к выделению из раствора дисперсных равноосных частиц этих тугоплавких карбидов, нитридов, боридов и окислов, наиболее эффективно повышающих жаропрочность при сохранении достаточной пластичности. Избыточные выделения кубических карбидов и нитридов со структурой типа Na l при отжиге сфероидизируются, что способствует повышению пластичности. Таким образом, увеличение различия электронного строения и электроотрицательностей металлов ведет к более сильному различию энергии образования их соединений, что и приводит к выделению из металла-основы MeV.vi-viii наиболее устойчивого соединения Me X , [c.153]

Для взаимодействия легких элементов — углерода, азота, кислорода, бора с переходными металлами [91—931 характерно образование твердых растворов внедрения легких элементов в металле, отсутствие растворимости металлов в этих неметаллических элементах и возникновение тугоплавких промежуточных фаз, имеющих, как правило, при характерной ионной структуре типа Na l доминирующий ковалентный тип связи с некоторой металлической компонентой. Природа межатомных связей в карбидах, нитридах, окислах, боридах переходных металлов и характер взаимодействия углерода, азота, кислорода и бора с атомами металла в твердых растворах внедрения подвергались широкому обсуждению, причем установлены принципиальные различия между соединениями и твердыми растворами, образуемыми легкими элементами, однако иногда без достаточных оснований эти соединения и растворы отождествляют, называя фазами внедрения [92[. [c.81]

Химическая связь в тугоплавких карбидах/ нитридах, окислах и боридах переходных металлов. Легкие элементы — углерод, азот, кислород, водород, бор и другие, растворяясь в металлах, размещаются в междоузлиях решетки и образуют растворы внедрения. По аналогии соединения переходных металлов также стали считать фазами внедрения 195]. Такой интерпретации карбидов, нитридов, окислов отвечала, казалось бы, их металлическая проводимость, а также близость расстояний металл—металл в этих соединениях и в соответствующих металлах. Так, экспериментальные данные о том, что в металлических растворах внедрения атомы углерода, азота, кислорода, бора и водорода теряют электроны и превращаются в катионы малого радиуса, были без доста- [c.85]

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

Точно так же повышение температуры плавления тугоплавких боридов, карбидов, нитридов и окислов, образующих квазибинарные эвтектики с ОЦК металлами 1V-— VI групп или плотноупакован-ными металлами VII—VIII—I групп, приводит к сдвигу эвтектической точки и предельной растворимости к металлическому компоненту (рис. 54). Для определения Се и Те простых эвтектических систем предложен ряд эмпирических уравнений 117, 18] [c.162]

В эвтектиках тугоплавкий металл V— VIIl групп — тугоплавкое соединение MeivX эти закономерности сохраняются, однако очень высокие энергии образования, температуры плавления и твердости (прочности) боридов, карбидов, нитридов и окислов накладывают специфические черты на характер изотерм состав—жаропрочность. При анализе температурных изменений твердости и прочности сплавов в связи с фазовыми равновесиями можно различать два варианта квазибинарных эвтектических разрезов — с малой и большой растворимостью соединения в металле (рис. 58). [c.168]

Повышение высокотемпературной прочности осуществляется за счет твердораство рного легирования хрома, например, молибденом, вольфрамом, рением.[25, 26], а также за счет дисперсионного упрочнения металлическими фазами (например, в системах Сг — Ni [27, 28]) и тугоплавкими соединениями типа карбидов, нитридов, окислов, боридов. Существенное твердорастворное упрочнение хрома элементами замещения достигается лишь ценой значительного увеличения температуры вязкохрупкого перехода. По данным [29], карбиды большинства элементов IVA и VA групп уменьшают температуру перехода нелегированного рекристаллизованного хрома. Это находится в соответствии с новейшими теоретическими работами, рассматривающими увеличение пластичности металлов VIA группы мелкодисперсными частицами второй фазы. [c.282]

К числу наиболее перспективных материалов указанного типа наряду с тугоплавкими металлами и их сплавами относятся тугоплавкие металлоподобные и неметаллические соединения типа карбидов, боридов, нитридов, силицидов, алюминидов, берилли-дов, окислов и сульфидов [1—4]. Однако их непосредственное использование для изготовления деталей машин и механизмов часто ограничивается технологическими трудностями, значительной хрупкостью и невысокими прочностными свойствами в условиях динамических нагрузок, а также относительно высокой стоимостью. [c.3]

В статье Кэмпбелла с сотрудниками [913] перечислены материалы, которые могут годиться для нанесения высокотемпературных покрытий. Ряд таких металлов, как тантал, ниобий, иир коний и торий, плавится при температурах выше 1700° С и, как правило, обладает достаточной пластичностью, но отличается плохим сопротивлением окислению. Существует много тугоплавких карбидов (например, ТаС, Zr , Nb , Ti , W2 , М02С, Si ), но обычно они слабо противостоят окислению и уступают по своей пластичности металлам. То же самое относится к нитридам и боридам. Как уже отмечалось, обоим требованиям частично отвечают силициды. Большую пользу приносят некоторые окислы (АЬОз, СгоОз и Si02), обеспечивающие хорошую защиту от окисления. [c.396]

В последние годы за рубежом проводятся обширные работы по изысканию новых высокожаропрочных сплавов на основе окислов, карбидов, боридов, нитридов и других интер-металлических соединений тугоплавких металлов. Эти сплавы представляют собой сочетание керамических материалов с металлами и носят название керметов. Основным методом их получения является порошковая металлурпш, т. е. детали изготовляются путем холодного или горячего прессования пз [c.184]

Для придания необходимых физико-механических свойств в оксидную пленку могут вводиться находящиеся в электролите нерастворимые в воде в этих условиях металлы, а также мелкодисперсные тугоплавкие соединения (карбиды, бориды, нитриды) и окислы за счет электрофоретической доставки их на анод. Образование пленок происходит в локальных объемах порядка 10 см при температуре пробойного канала 2000 К и скорости охлаждения 10 - 10 градус/с. По такому принципу формируются керамические покрытия, применяемые для повышения коррозионной и термической стойкости алюминиевых деталей. Керамические покрытия пол чают из водных растворов силикатов щелочных металлов, например из 3-4-модульного силиката натрия (концентрация 0,1-0,2 М), они представляют собой шпинели AlSiOj, сформированные при анодировании в режиме искрового разряда (напряжение 350 В). Дегидратация и спекание силикатов на аноде происходят в результате искрового пробоя окисного слоя, образующегося при анодировании алюминия. При электролизе на аноде происходит разряд гидроксил-ионов I. силикатных мицелл, а также образуются окислы [c.124]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...