Влияние состава металлической связки на свойства материалов на основе карбида титана
Влияние вида и количества металлической связки на свойства керамо-металлических материалов; их использование в качестве жаропрочных. Влияние содержания никель-хромовой и никель-кобальт-хромовой связки на свойства кермета на основе карбида титана.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.06.2018 |
| Размер файла | 212,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
|
2 |
Труды университета |
Влияние состава металлической связки на свойства материалов на основе карбида титана
Св.С. КВОН, к.т.н., доцент, Т.С. ФИЛИППОВА, к.т.н., доцент, Е.А. СИДОРИНА, магистрант, Карагандинский государственный технический университет, кафедра Механика
Ключевые слова: материал, связка, свойство, жаропрочность, предел, прочность, вязкость, спекание.
В связи с поисками новых высокотемпературных материалов стали появляться исследования, посвященные изучению влияния вида и количества металлической связки на свойства керамо-металлических материалов и возможности их использования в качестве жаропрочных. В данной работе исследовалось влияние содержания никель-хромовой и никель-кобальт-хромовой связки на свойства кермета на основе карбида титана.
Керамико-металлические материалы получают путем прессования и спекания смеси керамических порошков (тугоплавкие карбиды, окислы, силикаты и т. п.) и металлических порошков. Порошки карбидов (окислов, силикатов) смешивают с порошком кобальта или другого металла, выполняющего роль связки и спекают при температуре 1400-1500°С. При спекании связка растворяет часть карбидов и плавится. В результате получается плотный материал (пористость не превышает 2 %), структура которого на 80-95 % состоит из карбидных частиц, соединенных связкой. Увеличение содержания связки вызывает снижение твердости, но приводит к повышению прочности и вязкости.
Содержание связки варьируется в зависимости от требуемых от изделия свойств. Например, если материал должен иметь высокое сопротивление разрыву, а требования по сопротивлению ударным нагрузкам являются относительно менее важными (при использовании в дисках небольших турбин), желательно применять материалы, содержащие примерно от 20 до 45 % (по весу) связующего сплава. Однако если рассматривать материалы для направляющих аппаратов турбин, где требуется несколько меньшая длительная прочность, но повышенная ударная вязкость, можно допустить использование материала, содержащего от 50 до 65 % (по весу) связки.
В таблице 1 приведены составы использованных материалов.
В рассматриваемых сплавах содержание связки по весу менялось от 25 % до 65 %. Все образцы были приготовлены обычными методами порошковой металлургии, т.е. смешиванием порошков карбида и связующего сплава в шаровых мельницах с последующим холодным прессованием, предварительным и окончательным спеканием. Операции спекания производились в вакуумной печи с молибденовыми нагревателями при температуре 1500°С; во время спекания поддерживался вакуум около 0,1 мм рт. ст. металлический связка кермет титан
Как видно из данных таблицы 1, плотность исследованных материалов колеблется от 6 до 6,9 г/см3 и зависит от содержания связки. Твердость по Виккерсу также зависит от содержания связки, уменьшаясь с увеличением ее количества.
В таблице 2 приведены механические свойства исследованных материалов при различных температурах. Исследование механических свойств проводилось по соответствующим ГОСТам.
Прочность на изгиб, так же как и на растяжение, при комнатной температуре достаточно высока. Ударная вязкость с увеличением содержания связки несколько повышается, а модуль упругости и длительности прочности - уменьшается. Образец 6 под нагрузкой 26,7 МПа при 800° разорвался после 1064 часа, образец 7 испытывался свыше 4000 часов при 760° под нагрузкой 26 МПа.
На рисунке 1 показана температурная зависимость прочности при изгибе двух сплавов 1 и 2. Сплав 6 с 50 % никель-кобальт-хромовой связкой сохраняет прочность при изгибе в диапазоне температур от 20 до 400°, тогда как прочность на изгиб сплава 7, содержащегося 65 % связки, при температуре выше комнатной, слегка уменьшается.
На рисунке 2 показана аналогичная зависимость предела прочности при растяжении. Прочность при растяжении при комнатной температуре увеличивается с увеличением содержания связки. Кривые «прочность при растяжении - температура» для различных сплавов при более высоких температурах пересекаются. Так, при 1000° предел прочности на растяжение при больших содержаниях связки уменьшается (рисунок 3).
Таблица 1 - Состав и физические свойства материалов
|
Сплав |
Химический состав, % |
Плотность, г/см3 |
Твердость по Виккерсу |
Средний коэффициент линейного расширения |
||||
|
ТiС |
Ni |
Со |
Сr |
|||||
|
Сплав 1 |
60 |
32 |
- |
8 |
6,20 |
950 |
10,2 |
|
|
Сплав 2 |
50 |
40 |
- |
10 |
6,50 |
790 |
- |
|
|
Сплав 3 |
35 |
52 |
- |
13 |
6,90 |
590 |
12,6 |
|
|
Сплав 4 |
75 |
15 |
5 |
5 |
6,0 |
1070 |
9,9 |
|
|
Сплав 5 |
60 |
24 |
8 |
8 |
6,25 |
960 |
9,2 |
|
|
Сплав 6 |
50 |
30 |
10 |
10 |
6,55 |
820 |
10,6 |
|
|
Сплав 7 |
35 |
39 |
13 |
13 |
6,95 |
600 |
11,9 |
Таблица 2 - Механические свойства исследованных сплавов
|
Сплав |
Содержание связки, % |
Предел прочности при изгибе, МПа |
Предел прочности при растяжении, МПа |
Ударная вязкость, МДж/м2 |
Модуль упругости при 20°, МПа |
100-часовая длительность прочности, МПа |
|||||
|
20° |
900° |
20° |
900° |
20° |
900° |
8000 |
10000 |
||||
|
Сплав 1 |
40 |
1300-1400 |
- |
700-800 |
450 |
0,44 |
0,57 |
38300 |
- |
||
|
Сплав 2 |
50 |
1590-1700 |
- |
900-1000 |
500 |
0,57 |
0,89 |
- |
- |
- |
|
|
Сплав 3 |
65 |
1700-1790 |
- |
950-1050 |
420 |
0,91 |
- |
- |
- |
- |
|
|
Сплав 4 |
25 |
1200-1300 |
- |
600-700 |
- |
0,38 |
0,43 |
41800 |
- |
- |
|
|
Сплав 5 |
40 |
1340-1500 |
- |
800-900 |
500 |
0,43 |
- |
39400 |
- |
11 |
|
|
Сплав 6 |
50 |
159-179 |
70 |
90-100 |
450 |
0,53 |
0,81 |
35600 |
32 |
9 |
|
|
Сплав 7 |
60 |
174-188 |
62 |
100-108 |
380 |
0,97 |
1,20 |
32300 |
26 |
6 |
Основным показателем качества жаропрочных материалов является предел длительной прочности. На рисунке 4 показаны кривые длительной прочности сплава 6 при 800 и 1000°. «Пологая» форма этих кривых характерна почти для всех керметов.
На рисунке 5 показано влияние температуры на прочность некоторых сплавов при нагрузке в течение 100 часов. Длительная прочность уменьшается с увеличением содержания связки, как и обычное сопротивление разрыву при высоких температурах.
На рисунке 6 приведено изменение модуля упругости трех сплавов в зависимости от температуры.
Устойчивость этих материалов против окисления определялась в неподвижном воздухе при 1000°; на рисунке 7 приведены результаты испытания в виде кривых «увеличение веса - время». Параболическая форма этих кривых указывает, что во время выдержки образуется защитный слой.
На рисунке 8 сравнивается ударная вязкость материалов при комнатной температуре и 900°.
Суммируя данные о свойствах материалов на основе карбида титана со связкой типа никель-хром и никель-кобальт-хром, можно констатировать, что при любой температуре свойства материала являются функцией содержания и состава связки.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Достоинства порошков с никелевым покрытием. Влияние исходной концентрации сульфата аммония на микроструктуру композиционных никель-алюминиевых частиц и на технологические показатели процесса плакирования. Свойства покрытий из плакированных порошков.
статья [142,4 K], добавлен 05.08.2013Структура, состав и свойства шунгита. Исследование оптимальной концентрации шунгита в смазочной композиции. Влияние абразивных включений на основе фулереноподобных материалов на триботехнические свойства антифрикционно-восстановительного состава ММПТ.
дипломная работа [6,7 M], добавлен 22.06.2011Титан и его распространенность в земной коре. История происхождения титана и его нахождение в природе. Сплавы на основе титана. Влияние легирующих элементов на температуру полиморфного превращения титана. Классификация титана и его основных сплавов.
реферат [46,4 K], добавлен 29.09.2011Влияние холодной пластической деформации и рекристаллизации на микроструктуру и механические свойства низкоуглеродистой стали. Пластическая деформация и ее влияние на свойства металлических материалов. Влияние температуры нагрева на микроструктуру.
контрольная работа [370,2 K], добавлен 12.06.2012Влияние времени на деформацию. Упругое последействие, влияние температуры на свойства материалов. Механические свойства материалов. Особенности испытаний на сжатие. Зависимость предела прочности пластмасс от температуры, неоднородность материалов.
реферат [2,5 M], добавлен 01.12.2008Методы порошковой металлургии. Повышение износостойкости покрытий, полученных методом высокоскоростного воздушно-топливного напыления, из самофлюсующихся сплавов на никелевой основе путём введения в состав исходных порошков добавок диборида титана.
статья [2,3 M], добавлен 18.10.2013Аустенитные и азотосодержащие коррозионно-стойкие стали: способы получения, технология производства, выплавка, термомеханическая обработка, основные свойства. Метод электрошлакового переплава металлических электродов в водоохлаждаемый кристаллизатор.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 19.06.2011Типы кристаллических решёток металлов и дефекты их строения. Свойства и области применения карбида кремния. Электропроводность жидких диэлектриков и влиянии на неё различных факторов. Виды, свойства и применение неметаллических проводниковых материалов.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 09.10.2010Исследование структуры, фазового состава и свойств покрытий системы Ti–Si–B, полученных электронно-лучевой наплавкой в вакууме и методом электронно-лучевого оплавления шликерной обмазки. Получение и перспективы применения МАХ-материалов на основе титана.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 14.06.2013Общие положения, классификация и области применения сплавов на основе интерметаллидов. Материалы с эффектом памяти формы. Сплавы на основе алюминидов титана. Сплавы на основе алюминидов никеля. Области использования сплавов на основе интерметаллидов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.06.2014Свойства и получение резинопластов. Механические свойства резинопластов. Свойства и структура термопластов, наполненных жесткими дисперсными наполнителями. Применение в качестве гидроизоляционных, кровельных материалов. Введение в полимер наполнителя.
реферат [31,1 K], добавлен 15.05.2015Характеристика черного карбида кремния и область его применения. Физико-химические и технологические исследования процесса производства карбида кремния в электропечах сопротивления. Расчет шихтовых материалов. Расчет экономической эффективности проекта.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 24.10.2011Основные закономерности и процессы спекания оксидов. Влияние чистоты сырья и добавок на свойства Al2O3 керамики. Исследование влияния эффекта саморазогрева корундоциркониевой композиции в электромагнитном поле СВЧ на структуру и свойства материала.
дипломная работа [190,3 K], добавлен 02.03.2012Процесс получения титана из руды. Свойства титана и область его применения. Несовершенства кристаллического строения реальных металлов, как это отражается на их свойствах. Термическая обработка металлов и сплавов - основной упрочняющий вид обработки.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 19.01.2011Классификация, маркировка, состав, структура, свойства и применение алюминия, меди и их сплавов. Диаграммы состояния конструкционных материалов. Физико-механические свойства и применение пластических масс, сравнение металлических и полимерных материалов.
учебное пособие [4,8 M], добавлен 13.11.2013Устройство работы доменной печи. Технология производства титана. Свойства титана и область его применения. Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества. Назначение и область применения станков строгальной группы. Лакокрасочные материалы.
контрольная работа [202,6 K], добавлен 14.03.2014Физические и химические свойства никеля, распространение в природе. Методы получения: селективное обогащение руды; технология извлечения из штейна, выщелачивание. Применение никеля в сплавах, в аккумуляторах, в радиационных технологиях, в медицине.
реферат [58,6 K], добавлен 17.01.2013Свойства белков мышечной ткани свинины. Влияние экзогенного кальция на ее деструкцию. Разработка многофункциональных смесей на основе лактата и хлорида кальция, регулирующих функционально-технологические свойства мяса и содержание амино-аммиачного азота.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 23.05.2012Производство, строение и синтез полиимидных пленок. Диэлектрические и электрические свойства, влияние повышенной температуры и радиационного облучения. Энергетические характеристики разрушения изоляционных материалов под воздействием частичных разрядов.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 18.10.2011Никель и его свойства. Применение дисперсных материалов и ультрадисперсных алмазов. Исследования по получению никелевых покрытий с повышенными механическими свойствами за счет введения в электролит наноуглеродных добавок УДА-ТАН, АСМ и алмазной шихты.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 25.05.2012
