хорошо известно, что двуокись
кремния, составляющая основу кислых шлаков, даже в жидком состоянии
надежно защищает расплав от проникновения кислорода и азота. Хорошими
защитными свойствами обладают также глиноземистые шлаки на основе окиси
алюминия (в отличие от основных шлаков, создающихся на базе окиси магния и
окиси кальция).
Окись хрома
Сг203 имеет тот же тип решетки, что и а -
А1203, но у нее больший параметр. Термодинамически
она менее устойчива, чем окись алюминия и двуокись кремния. В
окислительной атмосфере Сг203 заметно "испаряется"
при температурах выше 1100°С за счет доокисления ее до летучего окисла
(данные Д.Каплана, Б.Коэна и др.). Неустойчивость окиси хрома является
одной из причин низкой жаростойкости хрома в окислительной атмосфере
при температурах выше 1200°С. Однако важно отметить, что стабильность
окиси хрома существенно повышается при растворении в ней алюминия,
редкоземельных металлов (РЭМ) и иттрия, которые отличаются более прочными
ионными связями с кислородом.
К числу защитных окислов
относятся также оксишпинели типа NiAl204 и
NiCr204. Решетка оксишпинелей типа
АВ204 также может быть представлена как плотнейшая
упаковка ионов кислорода [5], в которой ионы металлов занимают часть
октаэдрических и тетраэдричес-ких пустот. Элементарная ячейка содержит 8
"молекул" АВ204 и соответственно 64
тетраэдрических и 32 октаэдрических пустот. В шпинели 8 (из 64)
тетраэдрических и 16 (из 32) октаэдрических пустот заняты ионами А а В.
В зависимости от расположения
катионов различают: нормальные шпинели со структурой АаВь04
и инверсионные шпинели со структурой BaBbAb04,
где а —
тетраэдрические пустоты, Ъ — октаэдрические
пустоты. В нормальных шпинелях октаэдрические пустоты заняты одним сортом
ионов, а в инверсионных — двумя. Весьма часто встречается смешанная
структура шпинелей.
Теперь перейдем к выбору
металла-основы. Все деформируемые жаростойкие сплавы сконструированы
по принципу создания условий для образования в окалине одного из
рассмотренных выше окислов. Выполнение этих условий зависит от
свойств металла-основы, к которому предъявляется весьма широкий круг
обязательных требований:
1. Металл должен обладать высокой
пластичностью.
2. Металл должен растворять достаточное количество
алюминия, кремния или хрома, сохраняя при этом удовлетворительную
технологическую пластичность.
3. Легированный металл должен иметь высокую
температуру плавления, по крайней мере на 100 - 150°С выше заданной
рабочей температуры.
4. Металл-основа должен иметь заметно меньшее
сродство к кислороду, чем легирующие элементы.
Сродство к кислороду количественно
выражается величиной свободной энергии образования окислов AF или приближенно для
твердых веществ энтальпией АН. Разница в сродстве
обусловливает, избиратель-
