Введение к работе
Актуальность темы. Развитие современной техники предъявляет возрастающие требования к конструкционным материалам. От них требуется длительная и надежная работа в условиях высоких температур и давлений, агрессивных сред, высоких динамических и статических нагрузок. Наиболее широко используемыми в различных экстремальных условиях материалами пока остаются металлические сплавы.
Применяющиеся в большинстве высокотемпературных двигательных установок никелевые буг.эрсплавы имеют вполне определенный предел использования, в частности, по плотности и температуре плавления. Это обусловило повышенный интерес к новым материалам на металлической основе, таким как интерметаллические соединения и сплавы тугоплавких металлов.
Триалюминиды ниобия, тантала и гафния с упорядоченной Т^Си? структурой в настоящее время рассматриваются в качестве потенциальных высокотемпературных конструкционных материалов вследствие их низкой плотности /4,9 - 6,8 v/cu3 / и высокой устойчивости к окислению.
Проблема защиты от окп::чения является также наиболее важной для сплавов тугоплавких металлов, поэтоглу актуальными являются разработки в области з:ицитных покрытий, которые позволили полнее использовать потенциал этих сплавов. Перспективными вариантами таких покрытий могут быть гагниевне сплавы, характеризующиеся хорошей технологичностью и жаростойкостью.
Прогноз структурных изменении, происходящих при высокотемпературной эксплуатации материалов, монет быть успешно проведен на основании комплексных исследований взаимодействия возможных компонентов, поэтому цель настоящей работы состояла з изучении ггизико-химических свойств с::лавов ниобия, тантала, гаония с алюминием с последующим построение:.; фазовых диаграмм, а также в изучении кинетики и механизма высокотемпературного окисления сплазоз на основе интерметалличесних соединений и на основе тугоплавких компонентов.
Научная новизна. Зперьне исследовано взаимодействие элементов з трехкомлонектных системах АІ-Нг-К'Ь и А1-Н+-Та при 1373 К. Установлены граничь' существования твердых растворов на основе тугоплавких ОЦК-металлоз, а также характер '-азозкх равновесии в этих системах;
- 2 -'-
впервые получзни данные'по кинетике id механику окисления триапюминидов гафния, тантала и ниобия /1273-1473 К/ на воздухе;
проведено изучение жаростойкости сплавов на основе гафния при температурах 1273, 1473 и 1773 К; показана эсЬ'гективность микролегирования кобальтом и определена область оптимальных составов жаростойкой композіщии на базе гафния при температурах 1273-1773 К.
Практическое значение работы. Данные о йизико-химическом взаимодействии Фаз и строении изотермических сечений тройных систем на основе тугоплавких металлов ІУ, У групп с алюминием, полученные в настоящей работе, необходимы в качестве справочного материала для исследователей, работающих в области конструкционных материалов для двигателестроения, авиационной и ракетной техники, данные систематических исследований физико-химического взаимодействия алюминия с переходными металлами ІУ-У групп Периодической системы позволяют прогнозировать составы высокотемпературных сплавов и композиционных материалов, значительно сократить объем необходимой экспериментальной работы.
По результатам, полученным в настоящей работе, сделано заключение о возможности создания сплавов с высоким сопротивлением к окислению на базе интерметаллидов.
Изучение высокотемпературного окисления сплавов на основе гафния позволяют рекомендовать мпкролегирование кобальтом для повышения жаростойкости промышленного сплава ГНБТ.
На зашиту выносятся следующие положения:
-
Фазовые равновесия в системах AI-Hf-N/b и АІ- H-f- Та п:т 1373 К и зависимости физико-химических свойств интерметалличес-кнх соединений этих систем от состаза.
-
Данные о кинетике окисления на воздухе трналюминкдов гапния, ниобия и тантала при 12^3-1473 К и механизму сформирования окалины.
-
Сведения о влиянии легирсзанил на кинетические параметры высокотемпературного окисления с.ілазоз на основе гафния при 1273-1773 К.
Апробация работы. Результат-: работы докладывались на конйе-рекции молодых ученых ;,1ГУ /1990 г./ и на УІ Совещании по кристаллохимии неорганических'и координационных соединений /Львов, 1992 г./
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи и тезисы 1-го доклада.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части и обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Работа изложена на 150 листах машинописного текста, включает 58 рисунков и 23таблиц. Список литературы содержит 85 наименований.