Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 2
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 157 158 159 160 161 162 163... 182 183 184
|
|
|
|
Окисление Характер поведения горячепрессованных SiC и Si3N4 в окис лительных средах зависит от их пористости [39]. Так, на пример, в области температур 1000-1200 °С горячепрессо-ванный нитрид кремния Si3N4, модифицированный оксидом магния MgO, окисляется быстрее, чем такой же нитрид, модифицированный оксидом иттрия Y203. С увеличением содержания легирующих добавок прирост массы образцов возрастает. На поверхности легированного оксидом магния Si3N4 формируется пленка окалины на основе Si02, модифицированной катионными примесями, такими как магний, алюминий, железо, кальций и марганец, находящимися в незатронутой окислением подложке; эти примеси могут образовывать смешанные кристаллические силикаты или растворяться в Si02. Основной компонент пленки окалины обычно MgSi03. Образующиеся при взаимодействии MgSi03 с Si3N4 ямки становятся причиной разрушения при последующем механическом нагруже-нии вследствие потери до 40 % прочности. Поведение Si3N4, полученного методом быстрого затвердевания, также зависит от природы пористости, размера пор и их распределения по размерам [39]. Так как эти материалы обычно намного чище, чем полученные горячим прессованием (в которых обычно содержится 0,5—1 % катионных примесей), то примеси здесь играют незначительную роль. Прочность быстрозатвердевшего Si3N4 после окисления может быть и выше и ниже исходной в зависимости от относительного вклада внутреннего и внешнего окисления, природы пленки Si02 и от того, происходило окисление в стационарных условиях или в условиях термоциклирования [40]. Как правило, окисление при 1400 °С в течение 100 или более часов приводит к снижению прочности. Скорость окисления SiC ниже по сравнению с Si3N4. Кинетика окисления определяется либо десорбцией газа СО, образующегося на границе раздела SiC—Si02 [43], либо диффузией кислорода внутрь через поверхностную пленку Si02, приводящей к параболическому закону окисления [44]. Такой характер окисления можно предотвратить легированием такими примесями, как бор, А12Оэ и В4С, но скорости реакций при этом возрастают. С точки зрения совокупной поверхностной стабильности в условиях длительной высокотемпературной эксплуатации предпочтение следует отдать более стабильному по сравнению с Si3N4 карбиду кремния SiC. При его окислении образуется более тонкая пленка окалины, а прибыль массы, так же как и изменение прочности, ниже, чем у Si3N4. Это может быть связано, в первую очередь, с более высокой чистотой и более высокой плотностью SiC. В то же время самые последние модификации горячепрессованного Si3N4, легированного 4 % Y203 или Si02, показывают многообещающее повышение сопротивления окислению. Стойкость обоих этих материалов (SiC и Si3N4) ограничена невозможность сохранения стабильности Si02 при температурах 1500°С. (Для сравнения, оксид алюминия А1203) хотя и относится к менее прочным керамикам, сохраняет стабильность в окислительных средах до 1950 °С). Углерод-углеродные композиты Из всех материалов, предназначенных для работы при высоких температурах, наивысшую температурную стойкость имеют углерод-углеродные композиты (УУК), представляющие собой углеродо-графитовую матрицу, армированную графитовыми волокнами. УУК в настоящее время применяются для изготовления деталей соплового аппарата ракет одноразового применения и элементов конструкции крылатых ракет, а также тормозных колодок авиационных газовых турбин; из УУК с покрытием из SiC изготавливается носовой обтекатель и испытывающие сильный нагрев кромки плоскостей космического корабля многоразового использования "Спейс Шатл". Основная причина высокой прочности углеродных материалов связана с исключительно низкой самодиффузией углерода в графите (Ю~14см2/с при 800 °С). Энергия активации самодиффузии углерода превышает 180 ккал/моль. Еще одним преимуществом УУК, выделяющим их из ряда других высокотемпературных материалов, является малая плотность, от 1,47 до 1,7 г/см3 для композитов с 55—65% (по массе) волокон, ориентированных в одном направлении. Сообщается, что эти материалы сохраняют достаточную прочность до 2200 °С; на самом деле прочность при высоких температурах может быть даже выше, чем при комнатной температуре. Однако УУК материалы не стабильны в окислительной среде при температурах 427 °С, что делает совершенно необ
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 157 158 159 160 161 162 163... 182 183 184
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
