Защита тугоплавких металлов и их сплавов от окисления

Проблема защиты тугоплавких металлов (ниобий, тантал, молибден, вольфрам и их сплавы) от высокотемпературного окисления в последние годы приобрела особую остроту в связи с непрерывным ростом рабочих температур и механических нагрузок на детали энергетических и двигательных установок. [c.3]

Защита тугоплавких металлов и их сплавов от окисления [c.476]

Защита тугоплавких металлов и их сплавов против высокотемпературного окисления [c.163]

Каждая группа металлов и сплавов характеризуется предельной температурой, выше которой пределы вьшосливости резко падают. Так, при температуре до 773 К используют теплоустойчивые ферритные стали, при температуре до 973 К - аустенитные стали, а при температуре до 1273 К - сплавы на основе никеля и кобальта. При более высокой температуре можно применять сплавы на основе тугоплавких металлов при условии их защиты от окисления. [c.292]

Другим недостатком всех тугоплавких металлов является их низкая жаростойкость и необходимость использования различных покрытий для защиты от окисления при высоких температурах. Для молибденовых и вольфрамовых сплавов применяют термодиффузионные силицидные покрытия. [c.585]

Проблема защиты от окисления приобрела особую остроту в связи с применением высокожаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов — молибдена, вольфрама, ниобия, тантала для энергетической, авиационной, ракетной и космической техники. [c.561]

Технология горячей обработки тугоплавких металлов температура плавления выше 1875° С) и сплавов на их основе имеет много общего. Тугоплавкие металлы и сплавы при комнатной температуре весьма пластичны. Загрязнения их поверхностей при нагреве в обычной атмосфере кислородом, азотом, водородом очень снижают пластичность. Тугоплавкие металлы и сплавы интенсивно окисляются на воздухе уже при 600—800° С. Переработка тугоплавких металлов и сплавов при более высоких температурах без применения специальных мер защиты от окисления практически невозможна. [c.206]

Сущ ествует несколько способов использования инертной среды с целью защиты металлов от окисления и газонасыщения. По одному из них в специальной камере размещают рабочие части молота к камере присоединена нагревательная индукционная печь с температурой нагрева до 2500° С. Камера с рабочей частью молота и печь составляет единую герметизированную систему, в которую помещают материал, подлежащий ковке (например, слитки или заготовки из тугоплавких металлов). Затем всю систему заполняют аргоном и герметизируют. Все стадии передела (нагрев, ковка и последующее охлаждение) осуществляются в герметизированной камере при помощи специальных манипуляторов. Полученные поковки например, из молибдена и его сплавов и других тугоплавких металлов, практически не имеют на поверхности окалины. Исследование поверхностного слоя металла показало, что он почти не подвергся газонасыщению. Такой металл имеет более высокую пластичность и физико-механические свойства, чем металл, обрабатываемый на воздухе. [c.444]

Сплавы рения. Один из наиболее тугоплавких металлов — рений имеет температуру плавления 3180°. Преимущество 4)ения — низкая летучесть его соединений, поэтому, несмотря на более низкую температуру плавления по сравнению с вольфрамом, его применяют для защиты вольфрама от окисления. Кроме того, рений обладает высокой химической стойкостью в растворах солей, неокислительных кислот и др. [c.75]

Для защиты от окисления в процессе пайки тугоплавких металлов, сталей, сплавов и других материалов часто используют аргон, смесь аргона и гелия, вакуум. Для восстанов- [c.461]

Наиболее подходят для выбора материалов жаростойких покрытий жаропрочных сплавов, работающих в окислительных газовых средах в температурном интервале 1200... 1700 °С, силицидные системы. Главным их достоинством является образование при высокотемпературном окислении сплошной само-залечивающейся стекловидной окалины 8102, малопроницаемой для кислорода. Покрытия этой системы используют в основном для защиты сплавов на основе тугоплавких металлов (особенно на основе ниобия, молибдена) и углеродных материалов (углеграфитовые и угле-род-углеродные композиционные материалы). В многокомпонентных силицидных покрытиях основным слоем, определяющим формирование защитной окалины, наиболее часто является либо легированный дисилицид молибдена, либо твердые растворы тугоплавких дисилицидов, модифицированные для улучшения защитных, технологических и эксплуатационных свойств бором, иттрием, переходными металлами IV - VII групп Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. [c.234]

При исследовании сопротивления усталости тугоплавких металлов и сплавов необходимо существенно повысить рабочую температуру, обеспечить защиту испытываемого материала от окисления. [c.78]

Возможность практического использования графита в высокотемпературных процессах весьма ограничена из-за сильного окисления, эрозии и выгорания в газовых потоках и взаимодействия с карбидообразующими металлами. В связи с этим защита графита от окисления и выгорания и взаимодействия с металлами представляет собой важную научно-техническую задачу. Перспективными материалами для нанесения покрытий могут быть тугоплавкие соединения, прежде всего карбиды, нитриды, бориды и силициды металлов и сплавы на их основе. Помимо защиты от окисления покрытия из тугоплавких соединений, обладающие твердостью и износоустойчивостью, позволяют повысить механическую прочность графита. [c.55]

В условиях окисления нет широкого выбора способов защиты. В одних случаях следует правильно подбирать материал, обеспечивающий тр уемый срок службы.изделия. В других случаях применяют покрытие, без которого используемый сплав непригоден. В этом случае очевидна опасность нарушения защиты. Так как ряд металлов с высокими точками плавления (обычно называемых тугоплавкими) о падает низкой стойкостью к окислению, разработаны высокотемпературные покрытия [79] на основе использования окислов, силицидов, алюминидов и других соединений. [c.127]

Иногда возможно на поверхность менее жаростойкого сплава наплавить слой более жаростойкого. Этот метод применяется, например, для клапанов двигателей внутреннего сгорания. За последнее время защиту от окисления при высоких температурах осуществляют покрытиями из так называемых керметов , которые представляют собой смеси тугоплавких окислов со связующим их металлом [c.25]

Легирование было бы наиболее желательным способом защиты этих металлов от окисления. В отношении молибдена подобный способ, по-видимому, не применим, так как для этого необходимо ввести слишком много легирующих элементов (например, никеля), и такое легирование снизит как пластичность, так и жаропрочность. Жаростойкость ниобия повышается при. тегировании его титаном, алюминием,хромом вольфрама — ниобием и танталом однако сведений о практическом применении таких жаропрочных сплавов не имеется. На практике, для целей защиты тугоплавких металлов от окисления, пользуются поверхностными покрытиями, в первую очередь, плакированием никель-хромовыми сплавами (для работы не свыше 1100°) и диффузионным силицированием (для работы до 1600°). При силицировании образуется на поверхности изделия из молибдена силицид Мо51. , устойчивый до 1600° С. (При 1800° силицид молибдена плавится). К сожалению, эти силициды хрупки. Возможно применение и гальванических покрытий нике-.тем и хромом. Такие покрытия пластичны, но защищают они от окисления лишь до 1100—1200°С. [c.347]

Покрытия из дисилицидов молибдена и вольфрама, чистые или легированные, являются одним из наиболее эффективных средств защиты тугоплавких металлов от высокотемпературного окисления. Исследование жаростойкости и кинетики окисления такого типа покрытий проводилось главным образом на воздухе [1]. Практический и научный интерес представляет проблема окисления сили-цидных покрытий при низких давлениях кислорода. В данной работе проведено изучение кинетики окисления покрытий силицидного типа на молибденовом сплаве ЦМВ-30 (состав, мас.% 30W, 0.1Т1, 0.01С, остальное Мо) [2]. [c.198]

Сварку алюминия и его сплавов осуществляют различными способами- газовой сваркой, электродуговой (металлическим и угольным электродами), аргоно-дуговой, диффузионной в вакууме и на контактных машинах. Для понижения температуры плавления тугоплавкой окиси алюминия А12О3 (температура плавления 2050° С) и защиты расплавленного металла от окисления применяют специальные флюсы и обмазки. Для газовой [c.291]

Известно несколько путей защиты тугоплавких металлов с помощью покрытий. Они предусматривают использование интерметаллических соединений фаз внедрения карбидов, силицидов, чистых металлов и сплавов, а также окислов металлов. Наиболее многообещающим является использование интерметаллидов и особенно силицидов, однако основные свойства покрытия во многом зависят от окисленного поверхностного слоя покрытия и кинетики его образования. Любой материал, образующий стабильные тугоплавкие окислы, рассматривается как возможное покрытие. В настоящее время пока еще нельзя достаточно точно объяснить кинетику окисления даже простых бинарных сплавов, вследствие чего выбор материалов для покрытия ограничен. Изучение этого вопроса показало, что присутствие жидкой фазы на поверхности металла ускоряет его окисление, поэтому для покрытий обычно выбирают материалы, которые имеют температуру плавления ниже рабочей. Соединения или интерметаллиды, образуемые 2г, Hf, Се, Сг, ТЬ и другими элементами с очень прочными окислами, обеспечивают выбор требуемого покрытия для работы при температурах свыше Л650 " С. Для более низких температур круг используемых элементов расширяется. [c.338]

С помощью ми оплазменной сварки изготавливают изделия типа сильфонов, тонкостенных трубопроводов, деталей приборов из легированных сталей, алюминиевых, титановых сплавов, некоторых тугоплавких металлов. При сварке титановых сплавов и тугоплавких металлов необходима дополнительная защита металла от окисления. Источники питания для микроплазменной сварки позволяют вести процесс в обычном и импульсном режимах. [c.468]

В качестве шихты для выплавки бронз и латуней используют чистую медь (до 99,99% Си), вторичные медные сплавы — лом бронзовых и латунных изделий, прибыли, литники и другие отходы литейного производства. Тугоплавкие и легкоокисляющиеся легирующие элементы, как правило, вводятся в виде лигатур. Так, например, для легирования тугоплавким железом с Тп — 1535° С используют лигатуру 90% Си и 10% Fe с T j, = 900° С для легирования легкоокисляющимся алюминием применяют лигатуру 50% Си + 50% А1 с Гпл = 575° С и т. д. Для защиты металла от окисления при выплавке применяют покровные флюсы различного состава. Так, например, для выплавки алюминиевых бронз используют покровный флюс, состоящий из соды Ма СОз и криолита NajAlFg, при выплавке латуней — флюс, состоящий из SiOj, NaaO и других компонентов. Кроме того, для уменьшения окисленности сплавы раскисляют специально вводимыми раскислителями. [c.327]

В качестве шихты для выплавки бронз и латуней используют чистую медь (до 99,99% Си), вторичные медные сплавы — лом бронзовых и латунных изделий, прибыли, литники и другие отходы литейного производства. Тугоплавкие и легкоокисляюпхиеся легирующие элементы, как правило, вводятся в виде лигатур. Так, например, для легирования тугоплавким железом с /пл = = 1539°С используют лигатуру 90% Си-1-10% Ре с пл = 900°С для легирования легкоокисляющимся алюминием применяют лигатуру 507о Си-1-50% А1 с пл = = 575° С и т.д. Для защиты металла от окисления при выплавке применяют покровные флюсы различного состава. [c.451]

Все тугоплавкие металлы имеют низкую жаростойкость. Для защиты их от окисления применяют различные покрытия. Для молибденовых и вольфрамовых сплавов применяют различные термодиффузионные силидидные покрытия. [c.217]

Для каждой группы металлов и сплавов имеются свои предельные температуры, выше которых характеристики прочности, в том числе и предел выносливости, резко падают. При температурах до 700...800 К используются теплоустойчивые ферритиые стали, при те.мпературах до 900...) 100 К — аустенитные стали и при температурах до 1300 К —сплавы на основе никеля и кобальта. При бмее высоких те.мпературах могут испачьзоваться сплавы на основе тугоплавких металлов (ниобия, молибдена, вольфрама) при условии их защиты от окисления. [c.206]

Чистую окись хрома используют редко, но в комбинации с MgO она нашла широкое применение для хромомагнезитовых огнеупоров в сталеплавильном производстве. Интересно отметить, что ряд высокотемпературных покрытий для сплавов на основе железа содержит большой процент СгдОд и что пленки окислов многих сплавов Ni—Сг (содержащие в том числе и СгаОз) обеспечивают существенную защиту основного сплава от окисления. Из всех тугоплавких металлов, за исключением металлов платиновой группы, хром отличается самой низкой скоростью окисления, что указывает на частичную защиту от окисления, создаваемую СГ2О3. Более подробные сведения о ОгаОд приведены в табл. 1, [c.30]

Использованию платиновых металлов для защиты от окисления препятствует не только высокая их стоимость, есть и другие причины. Платина в широком интервале концентраций образует твердьге растворы с молибденом и вольфрамом, а потому должна довольно быстро диффундировать в основу из тугоплавкого металла. В результате образуются хрупкие интерметаллиды между платиной с одной стороны и Мо и — с другой. Твердые растворы и интерметаллиды окисляются в первую очередь с потерей или Мо. Это свидетельствует о том, что платиновые покрытия обеспечивают слабую защиту вольфрама в сплаве кислород обладает достаточной подвижностью в платине и диффундирует через покрытие в основной металл. Сказанное относится к платине, так как родий дает лучшую защиту от окисления. Однако и в этом [c.67]

Ниобий (Т л = 2470°С р = 8,6г/см ) и его сплавы имеют среди тугоплавких металлов самую низкую температуру плавления и самое низкое значение модуля упругости. Несмотря на это он и его сплавы сохраняют значительную прочность при таких температурах, когда железные и никелевые сплавы уже расплавлены. Он обладает высокой химической стойкостью при нормальной и слегка повыше1пюй температуре в атмосфере, морской воде, азотной кислоте и многих других средах. Но начиная с 400°С на воздухе он интенсивно окисляется, хотя и не так быстро, как молибден. Для защиты от окисления применяют различные покрытия, которые обеспечивают возможность длительной работы до 1200°С. Кратковременно детали из нио-биевых сплавов могут работать до 1500°С без защитного покрытия. [c.219]

Использование контролируемой восстановительной ат-мосмеры не решает проблемы защиты слитков тугоплавких сплавов от окисления кислородом воздуха, так как в процессе ковки, прокатки, штамповки раскаленные слитки энергично взаимодействуют с кислородом из окружающей атмосферы. Внедрение атмосферных газов в кристаллическую решетку ниобия повышает его прочность и хрупкость. По сечению слитка образуется градиент физико-механических свойств, что служит одной из причин разрушения металла в очаге деформации. [c.207]

С целью защиты от окисления жаропрочных сталей и сплавов были исследованы самоудаляющиеся покрытия на основе смесей фритт разной тугоплавкости. Покрытия, содержащие менее 50% тугоплавкой фритты типа ЭВТ-10, из-за сравнительно низкой жаростойкости не обеспечивали защиты от окисления сплавов при температурах выше 1000 С. При содержании в составе покрытия более 50% тугоплавкой фритты не обеспечивалось самопроизвольное удаление их с металла. Повышение тугоплавкости сопровождалось образованием окисной пленки на металле, которая, растворяясь в эмалевом расплаве, увеличивала прочность сцепления покрытия с металлом. [c.224]

Особенностью защиты высокохромистых сплавов является применение высоких (до 1600° С) температур нагрева. При выгрузке раскаленных заготовок на воздух и в процессе горячей обработки без защитного покрытия металл сильно окисляется. Кроме того, при нагреве происходит газонасыщение сплавов. Для защиты от окисления и газонасыщения высокохромистых сплавов используют тугоплавкие покрытия, которые позволяют уменьшить трещннообразование при деформации заготовок и повысить стойкость инструмента. [c.225]

В качестве тепло- и жаростойких покрытий применяют тугоплавкие оксиды, интерметаллиды, жарюпрочные сплавы и стали, многие из которых находят применение и как износостойкие покрытия. Помимо этих материалов для получения жаростойких покрытий перспективны многие тугоплавкие карбиды различных металлов, соединения бора и керметы. В последние десятилетия начали также использовать металлокерамические термозащитные покрытия, защищающие одновременно от окисления и нагрева. Тепло- и жаростойкие покрытия в основном предназначены для защиты деталей, работающих при высоких температурах и в агрессивных средах, от высокотемпературной газовой коррозии. [c.233]

Получение покрытий в атмосфере газов. Возможность получения покрытий в газовой атмосфере иллюстрируется процессом хромирования стали в парах хлорида Сг , который дает сплав железа и хрома. В более ранних процессах, разработанных Беккером и др., газовая фаза хлорида Сг + получается пропусканием сухого НС1 и На над феррохромом или хромом при —950° С и затем приводится в контакт с нагретой сталью. Возможны многие варианты. При одном из них железные и стальные детали упаковываются в тугоплавкий материал, предварительно импрегнированный хлоридом Сг +, при нагревании пар (газ) реагирует с Ре, образуя РеС12 и Сг, последний диффундирует внутрь, образуя слой сплава с основным металлом детали, который не подвергается отслаиванию. В некоторых видах процесса содержание хрома во внешней части (сплава) может превышать 13% и иногда достигает 30%, так что слой, который достаточно гибок, может обеспечить защиту против азотной кислоты такой концентрации, в которой непокрытая сталь быстро разрушается. Процесс успешно применяется в холодильных и нагревающих воздушных системах, а также используется для покрытия небольших деталей, таких как винты, тайки и болты. Кинетика реакций изучена в работах [4]. Некоторые данные приводятся в статьях 5]. Дальнейшее развитие процесса предусматривает использование смесей, содержащих алюминий и (или) кремний и получение покрытий без сплавов, обладающих устойчивостью по отношению к высокотемпературному окислению и ко многим химическим реагентам. Другие методы осаждения из газовой фазы основаны на различных принципах. Кобальт, вольфрам или хром могут быть осаждены нагреванием в паре соответствующего карбонила, который обычно разлагается при контакте с поверхностью при температуре 450—600° С. Существо вопроса обсуждается в статьях [6]. [c.549]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...