Скорость - окисление - сплав
Cтраница 3
 |
Влияние содержания алюминия на окалиностой-кость никеля. [31] |
Как было показано Гессенбрухом В. Дальнейшее увеличение содержания Ti ( свыше 3 5 %) приводит к увеличению скорости окисления вследствие образования в сплаве фазы Ni3Ti, которая, интенсивно окисляясь, образует пленку TiOj, не являющуюся защитной. Уменьшение скорости окисления сплава, содержащего 0 68 % Ti, авторы объясняют тем, что титан, входя в твердый никельхромовый раствор, увеличивает силы связи между атомами сплава, в связи с чем повышается энергия перехода металлических ионов из - решетки сплава Ni - Сг - Ti в решетку окисла. [32]
Высокотемпературное окисление металлов является процессом реакционной диффузии атомов кислорода и металла, диффундирующих встречно через кристаллические решетки твердых фаз, образующих окалину. Плотная оксидная бездефектная пленка, незначительно испаряющаяся при рабочих температурах, сохраняющаяся в процессе эксплуатации, - необходимое условие высокой жаростойкости материала. Такая пленка, существенно замедляя диффузию кислорода ( или металла), значительно снижает скорость окисления сплава. [33]
Эмалевые покрытия являются эффективным средством защиты титановых сплавов от окисления. Они обеспечивают понижение константы скорости окисления и привеса образцов сплава ВТ-8, как и при нагреве в очищенном аргоне. Наиболее эффективными из исследованных эмалей являются эмали ЭВТ-21 и ЭВТ-24, которые снижают константы скорости окисления сплава ВТ-8 на 3 порядка. [34]
Кремний считается вредным элементом. Однако причины такого влияния кремния недостаточно выяснены. Кремний, будучи активным элементом, защищает сталь от окисления при высоких температурах, окисная пленка на железе обогащается окислами кремния и скорость окисления сплава уменьшается. Однако, согласно данным работы [76], в низколегированных сталях отсутствует связь между окисляемостью стали и сцеплением ее с эмалью. [35]
Известны более поздние сообщения о влиянии влаги. Как установил Иною [552], влага повышает скорость окисления ниобия три 400 С, снижает ее при 600 С и не оказывает никакого влияния при более высоких температурах. По наблюдениям Бриттона и Брайта [553], 80 % - ная влажность повышает скорость окисления твердого олова на воздухе на 50 %, а Фоли и Гуаре [554] удалось добиться лучшей воспроизводимости экспериментальных результатов по определению скорости окисления сплавов железа с никелем в температурном интервале от 600 до 1000 С IB результате замены лабораторной атмосферы надлежащей смесью кислорода с азотом. [36]
Скорость реакции подчиняется логарифмической закономерности. Добавки бериллия резко снижают скорость окисления сплава. Минимальная добавка его в количестве 0 004 % замедляет окисление в несколько сот раз по сравнению с окислением сплавов, не содержащих бериллия. С повышением содержания бериллия скорость окисления сплава возрастает, достигая максимального значения при 0 035 %, а затем снова убывает на всем интервале до 0 15 % Be. Чем меньше давление водяного пара, тем слабее окисляется сплав. Примеси железа, меди, кремния, углерода, кальция и калия, а также измельчающие зерно добавки титана и бора не отражаются на способности бериллия тормозить окисление, а вот добавки натрия вредны, и при его содержании 0 06 % действие добавки бериллия сводится на нет. Малые добавки церия, тория, циркония, ванадия, ниобия и тантала благоприятно влияют как на сплавы, содержащие бериллий, так и на сплавы, нелегированные этим металлом. Как показали электронографические и микроскопические исследования, содержание окиси бериллия в окисных пленках растет с повышением концентрации этого металла в сплаве, но данных, свидетельствующих об образовании слоев, которые состояли бы только из окиси бериллия, получить не удалось. Вполне возможно, что благоприятное воздействие бериллия надо объяснять заметно возросшей механической прочностью окисных пленок, как это наблюдается в случае расплавов сплавов, обладающих максимальным сопротивлением окислению. [37]
При высокотемпературном окислении сплавов этой системы, как и других многокомпонентных сплавов, в результате избирательного окисления происходит изменение состава сплава на границе металл-окалина. Известно также, что хром относится к ферритообразующим, а марганец - к аустенитообра-зующим элементам, поэтому вероятно, что, спустя некоторое время, окислению подвергается сплав практически иного, измененного структурного состояния. Поэтому при исследовании процесса высокотемпературного окисления Fe-Сг - Мп сплавов1 возникла необходимость выяснения фазового состава сплавов как до окисления, так и после протекания. В данной работе не рассматривается соответствие между структурным состоянием и скоростью окисления сплавов, а обсуждаются только данные, относящиеся к фазовому составу этих сплавов в зависимости от содержания в них марганца и условий окисления. [38]
Будет ли скорость окисления сплава меди с менее благородным металлом больше или меньше скорости окисления чистой меди, зависит от концентрации легирующего элемента и относительных скоростей диффузии атомов или ионов в окисных слоях. Согласно теории Вагнера [148], скорость окисления должна сильно зависеть от электропроводности окисной пленки. Прайс и Томас [149] окислы с очень низкой электропроводностью. Вагнер рассчитал, что если ввести в медь такое количество алюминия, при котором на поверхности будет образовываться окись алюминия, то скорость окисления сплава должна уменьшиться более чем в 80000 раз. Хэллоуэс и Воке [145] установили, что селективное окисление по этому методу сплава 95Си - 5А1 обеспечивает защиту от окисления в атмосфере до температуры 800 С, если защитная пленка не повреждена, а атмосфера не содержит двуокиси серы или хлористого водорода. [39]
В настоящем же разделе рассматривается влияние добавок элементов на сопротивление металлов окислению. Относительное влияние концентрации добавляемых элементов необязательно остается неизменным при всех температурах, так что пользоваться результатами, полученными при высоких температурах, применительно к окислению сплавов при более низких температурах следует с определенной осторожностью. Ординаты на диаграммах выражают величину отношения скорости окисления сплава к скорости окисления легируемого металла. [40]
В табл. 4.4 приведены физические свойства некоторых основных токопроводящих материалов, приемлемых для изготовления плавких элементов. Одной из первых в мире исследованием быстродействующих предохранителей на основе алюминия занялась фирма Laur Knudsen ( Дания), однако до промышленной реализации таких изделий дело не дошло. В [4.6] описаны плавкие элементы из кадмия, являющегося побочным продуктом при очистке цинка и не представляющего собой дефицитного материала. Большое сечение перешейков, необходимое для компенсации высокого электрического сопротивления кадмия, требует большой энергии для их расплавления. Однако это компенсируется существенно более низкой температурой плавления кадмия по сравнению с серебром. При этом, однако, существуют проблемы, связанные с токсичностью технологических процессов обработки кадмия. Проводятся исследования и по созданию новых сплавов, например сплава алюминий - кадмий и алюминий - медь. Расчеты показывают [4.13], что введение в медь алюминия в количестве, достаточном для образования его оксида на поверхности, должно уменьшить скорость окисления сплава более чем в 8000 раз. [41]
Страницы: 1 2 3