Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия проблема материалов '. .рашла-центральное место в развитии научно-технического прогресса. —Технический прогресс и присущая ему интенсификация технологических процессов, а следовательно, рост скоростей, нагрузок,'температур, вызвали необходимость создания новых материалов, способных надежно функционировать в экстремальных условиях.
Материалы для изготовления нагруженных деталей, работающих в условиях интенсивного износа, должны обладать достаточной прочностью, а в условиях трения без смазки - высоким сопротивлением схватыванию и сравнительно низким коэффициентом трения. Особое внимание уделяется при этом материалам, способным работать при повышенных температурах и высоких скоростях трения, при эксплуатации в различных коррозионных средах.
В настоящее время четко проявляется тенденция к расширению областей применения для вышеуказанных целей материалов на основе тугоплавких веществ. Особый интерес представляет создание композиционных материалов на основе хрома и его соединений. Эти материалы обладают высокой жаропрочностью, стойкостью к окислению и коррозии, износостойкостью и весьма перспективны при их использовании в газотурбостроении, атомной энергетике, приборостроении и химическом машиностроении.
Известно, что сульфиды хрома проявляют высокую термодинамическую стабильность, хорошую химическую устойчивость в агрессивных средах к сравнительно высокую коррозионную стойкость в среде воздуха прк повышенных температурах.
По аналогии с другими сульфидами тугоплавких материалов следовало ожидать, что сульфиды хрома могут обладать неплохими антифрикционными свойствами.
В связи с этим актуальной является задача создания новых из-HOCO-, коррозионностойких и антифрикционных материалов на основе сульфидов хрома.
Целью работы является разработка простого и производительного метода получения нового композиционного материала - сульфидированного хрома - и исследование его физико-химических свойств.
В работе били поставлены и решены следующие задачи:
-
Провести термодинамический расчет равновесий в системе Gr'S в интервале температур 298-1200 К.
-
Разработать простой и производительный метод получения суль-фвдированного хрома.
-
Исследовать фазовый состав и структуру порошкообразного сульфидированного хрома.
-
Исследовать процесс спекания сульфидированного хрома, изучить фазовий состав и структуру компактного материала, его электрофизические свойства.
-
Изучить химическую устойчивость сульфидированного хрома в порошкообразном и компактном состоянии в растворах кислот, щелочей и различных окислителей, а также коррозионную стойкость компактного материала в агрессившх восстановительных средах электролитов.
-
Исследовать процесс високотемпературного окисления порошкообразного и компактного сульфидированного хрома в среде воздуха при температурах до 1000 С.
7. Оценить возможность применения сульфидированного хрома в
кяестве антифрикционного, износо- и коррозионностойкого материала.
Научная новизна состоит в разработке метода получения нового композиционного материала - сульфидированного хрома - путем синтеза его из элементарных серн и хрома в контейнере с плавким затвором, в котором в процессе нагрева создается автономная газовая среда, и исследовании физико-химических свойств полученного материала.
Основние положения диссертации, выносимые на защиту,
-
Возможные реакции взаимодействия в системеCr-S в температурном интервале 298 - 1200 К.
-
Матод получения сульфидированного хрома путем синтеза из элементарных серы и хрома.
-
Особенности фазового состава и структуры порошкообразного и компактного сульфидированного хрома.
-
Закономерности электрофизических свойств сульфидированного хрома, его химической устойчивости в растворах электролитов и коррозионной стойкости в агрессивных восстановительных средах, трибо-технических свойств.
-
Особенности высокотемпературного окисления сульфидированного хрома.
Практическая ценность. Лроведенные исследования свойств сульфидированного хрома и разработанная технология его синтеза позволили получить распыленные износостойкие сплавы на основе хрома, содержащие в своем составе в качестве твердой смазки сульфидирован-ный хром (ШШ АН Украины, УкрНИИСпецСталь г.Запорожье). Сравнительные триботехнические испытания полученных сплавов, напыленных на модельные образцы плазменннм методом, показали, что данные покрытия обеспечивают износ в 1,5 - 2 раза меньше (0,004-0,007 ыкм/км),
/> К,
чем электролитическое хромовое покрытие фирма "Гегуе" (ФРГ) (0,010 - 0,012 мкм/км) и моїут успейно использоваться в качестве лигатуры для получения порошковых износостойких сплавов. Наряду о высокими- триботехническими характеристиками, сульфвдированный хром обладает высокой коррозионной стойкостью в агрессивных восстановительных средах, благодаря чему может успешно использоваться в узлах трения установок нефтяной и газовой промышленности.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на: 3 Всесоюзном совещании "Высокотемпературные физико-химические процессы на границе раздела твердое тело-газ", Звенигород, 1988 г,; Всесоюзном совещании по хрому, Киев, 1989 г.; Всесоюзной конференции "Современные проблемы порошковой металлургии, керамики и композиционных материалов", Киев, 1990 г.; Ї7 Всесоюзном совещании по химии и технологии халькогенов и халькогенидов, Караганда, 1990 г.; Всесоюзном совещании по хрому, Киев, 1991 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ, а также получено авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и общих выводов. Общий объем диссертации составляет 128 страниц машинописного текста и приложение, содержит 33 рисунка, I таблицу, список литературы из 120 наименований.
