Совместное легирование никеля рением и переходными металлами V - VI групп (1105746)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный университет имени М.В.ЛомоносоваХимический факультетКафедра общей химииНа правах рукописиНиколаев Семён ВладимировичСовместное легирование никеля рениеми переходными металлами V – VI группСпециальность 02.00.01 – Неорганическая химияДиссертация на соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:ведущий научный сотрудник,доктор химических наукСлюсаренко ЕвгенийМихайловичМосква – 20142ОглавлениеВведение ............................................................................................................................

4Глава 1. Литературный обзор ....................................................................................... 81.1. Жаропрочные и жаростойкие материалы на основе никелевых сплавов .................. 81.2. Полиэдрация многокомпонентных диаграмм фазовых равновесий методомграфов ............................................................................................................................. 161.3. Диаграммы фазовых равновесий на основе никеля, рения и переходных металловV-VI групп...................................................................................................................... 261.3.1.Диаграммы состояния двухкомпонентных систем никеля, рения ипереходных металлов V-VI групп....................................................................

271.3.2.Диаграммы фазовых равновесий трёхкомпонентных систем никеля, ренияи переходных металлов V-VI групп ................................................................ 291.3.2.1. Трёхкомпонентные системы переходных металлов V-VI групп .................. 301.3.2.2. Трёхкомпонентные системы рения и переходных металлов V-VI групп .... 311.3.2.3. Трёхкомпонентные системы никеля и переходных металлов V-VI групп .. 331.3.2.4. Трёхкомпонентные системы никеля и рения с переходными металламиV-VI групп .......................................................................................................... 431.3.3.Диаграммы фазовых равновесий четырёхкомпонентных систем никеля,рения и переходных металлов V-VI групп .....................................................

491.4. Аналитическое описание поверхности никелевого твёрдого раствора наизотермических сечениях диаграмм фазовых равновесий многокомпонентныхсистем ............................................................................................................................. 521.5. Жаростойкость многокомпонентных сплавов, содержащих никель, рений, ниобий,хром и молибден............................................................................................................ 53Глава 2.

Методика эксперимента ............................................................................... 562.1. Методика приготовления образцов ............................................................................. 562.2. Методы исследования ................................................................................................... 582.2.1.Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) ...........................................

582.2.2.Электронно-зондовый микроанализ (ЭЗМА) ................................................. 582.2.3.Рентгенофазовый анализ (РФА) ....................................................................... 582.2.4.Дифференциальный термический анализ (ДТА) ........................................... 592.2.5.Измерение твёрдости ........................................................................................ 592.2.6.Определение устойчивости сплавов к высокотемпературному окислениюна воздухе ........................................................................................................... 593Глава 3.

Результаты и их обсуждение ....................................................................... 603.1. Полиэдрация диаграмм фазовых равновесий четырёхкомпонентных системникеля, рения и переходных металлов V-VI групп и пятикомпонентной системыNi-Re-Nb-Cr-Mo .............................................................................................................

603.1.1.Определение фазовых равновесий в четырёхкомпонентных системахникеля, рения и переходных металлов V-VI групп при 1375 К ипредставление их в виде графов ...................................................................... 603.1.2.Полиэдрация диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентной системыNi-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К ................................................................. 963.2. Экспериментальное определение максимальной растворимости легирующихэлементов в никелевом твёрдом растворе при 1375 и 1200 К и аналитическоеописание его поверхности на изотермических сечениях диаграммы фазовыхравновесий пятикомпонентной системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo .....................................

1023.3. Исследование твёрдости совместно легированных рением, ниобием, хромом имолибденом никелевых дисперсионно-упрочнённых сплавов............................... 1103.4. Исследование устойчивости к высокотемпературному окислению на воздухесовместно легированных рением, ниобием, хромом и молибденом никелевыхсплавов при 1200 К...................................................................................................... 120Выводы .......................................................................................................................... 128Список литературы .....................................................................................................

129Приложение .................................................................................................................. 1434ВведениеАктуальность темы исследованияПовышенный интерес к многокомпонентному легированию никеля связан споиском новых составов жаропрочных и жаростойких сплавов на основе никелевоготвёрдого раствора. Современные никелевые суперсплавы содержат до 13 легирующихкомпонентов и характеризуются сочетанием высоких механических характеристик сустойчивостью к воздействию окислительных сред в интервале температур 650 – 1100 0С.Такой комплекс свойств обусловливает широкое применение этих сплавов припроизводстве турбин энергетических установок и авиационных двигателей [1].

Внастоящее время поиск новых жаропрочных и жаростойких легированных никелевыхсплавов активно продолжается, и на сегодняшний день разрабатывается уже шестоепоколение никелевых суперсплавов.Физико-химическийпроцесс,лежащийдисперсионно-твердеющихсплавов,–этовраспадосноветехнологиипересыщенногополучениялегирующимиэлементами твёрдого раствора на основе никеля с образованием мелкодисперсныхвыделений упрочняющей фазы.

По существу, процесс получения таких сплавов включаеттри этапа: 1) отливка сплавов определённого состава; 2) гомогенизация сплавов (притемпературах 1357 – 1503 К; 3) дисперсионное твердение сплавов (при температуре 1033 –1375 К). Все этапы, включая выбор исходного состава сплава, связаны со строениемдиаграммы фазовых равновесий, включающей все компоненты сплава. Основнымилегирующими элементами жаропрочных и жаростойких никелевых сплавов являютсяпереходные металлы V – VI групп и рений. Однако отсутствие информации о строениидиаграммфазовыхравновесиймногокомпонентныхсистемзатрудняетпоископтимальных составов этих сплавов даже для основных легирующих компонентов.В связи с этим, исследование изотермических сечений диаграмм фазовыхравновесиймногокомпонентныхсистем,включающихфазовуюобластьγNi  упрочняющая фаза, является актуальной задачей.Цель и задачи работыЦель настоящей работы – установление фазовых равновесий с участием никелевоготвёрдого раствора в четырёхкомпонентных системах никеля, рения и переходныхметаллов V-VI групп, содержащих упрочняющую фазу α-Ni3(Nb,Ta), а также определениеобласти дисперсионного твердения никелевых сплавов системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo иисследование взаимного влияния легирующих элементов на свойства упрочнённыхсплавов.5Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:1.Определитьфазовыеравновесиявдевятичетырёхкомпонентныхсистемахпри 1375 К: Ni-Re-V-Nb; Ni-Re-V-Ta; Ni-Re-Nb-Ta; Ni-Re-Cr-Nb; Ni-Re-Mo-Nb;Ni-Re-W-Nb; Ni-Re-Cr-Ta; Ni-Re-Mo-Ta; Ni-Re-W-Ta.2.Осуществить полиэдрацию диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентнойсистемы Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К на основе информации о строенииизотермических сечений диаграмм фазовых равновесий четырёхкомпонентныхсистем.3.Произвести экспериментальное определение максимальной растворимости легирующихкомпонентов в никелевом твёрдом растворе при 1375 и 1200 К и аналитическоеописание его поверхности в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo.4.Изучить зависимость твёрдости и устойчивости к высокотемпературному окислениюна воздухе от состава совместно легированных рением, ниобием, хромом имолибденом никелевых дисперсионно-упрочнённых сплавов.Научная новизнаВ настоящей работе впервые:с использованием современных методов физико-химического анализа установленыфазовые равновесия при 1375 К в девяти четырёхкомпонентных системах: Ni-Re-VNb; Ni-Re-V-Ta; Ni-Re-Nb-Ta; Ni-Re-Cr-Nb; Ni-Re-Mo-Nb; Ni-Re-W-Nb; Ni-Re-Cr-Ta;Ni-Re-Mo-Ta; Ni-Re-W-Ta и предложен способ представления четырёхфазных инепроецирующихсятрёхфазныхравновесийввидеграфавзаимосвязичетырёхфазных равновесий;с использованием метода графов, информации о строении изотермических сеченийдиаграмм фазовых равновесий четырёхкомпонентных систем получены данные офазовых равновесиях в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и1200 К;проведеноэкспериментальноеопределениемаксимальнойрастворимостилегирующих компонентов в никелевом твёрдом растворе при 1375 и 1200 К ианалитическое описание кусочно-непрерывной функцией его поверхности впятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К, построеныграфическиепроекцииповерхностиникелевоготвёрдогорастворавчетырёхкомпонентных системах Ni-Re-Cr-Nb, Ni-Re-Mo-Nb, Ni-Re-Cr-Mo, Ni-NbCr-Mo на треугольник составов, выраженных в относительных концентрацияхлегирующих компонентов;определены закономерности изменения твёрдости дисперсионно-упрочнённых6никелевых сплавов системы Ni-Re-Nb-Cr-Mo, вызванные взаимным влияниемлегирующих элементов;построены диаграммы состав-структура-твёрдость для тройных систем Ni-Re-Nb,Ni-Re-Cr, Ni-Re-Mo, Ni-Nb-Cr, Ni-Nb-Mo, Ni-Cr-Mo;произведенаоценкавзаимноговлиянияэлементовнаустойчивостьквысокотемпературному окислению на воздухе при 1200 К однофазных идисперсионно-упрочнённых никелевых сплавов пятикомпонентной системы Ni-ReNb-Cr-Mo.Теоретическая и практическая значимость работыПолученныевнастоящейработеданныеофазовыхравновесияхвмногокомпонентных системах на основе никеля, рения и переходных металлов V-VIгрупп и взаимной растворимости легирующих компонентов в никелевом твёрдом раствореявляются фундаментальной научной базой для моделирования и термодинамическогорасчёта фазовых равновесий в многокомпонентных системах.На основе полученных данных может осуществляться научный поиск оптимальныхсоставов перспективных жаропрочных и жаростойких сплавов, а также композиционныхматериалов на их основе.Представленные в работе результаты являются частью исследований, проведённыхпри финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант №13-03-00977«Фундаментальные основы комплексного легирования никелевых икобальтовых суперсплавов»).Положения, выносимые на защиту:1.Фазовые равновесия в девяти четырёхкомпонентных системах при 1375 К: Ni-Re-VNb, Ni-Re-V-Ta, Ni-Re-Nb-Ta, Ni-Re-Cr-Nb, Ni-Re-Mo-Nb, Ni-Re-W-Nb, Ni-Re-Cr-Ta,Ni-Re-Mo-Ta, Ni-Re-W-Ta;2.Полиэдрация диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентной системы Ni-ReNb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К методом графов;3.Экспериментальноеопределениемаксимальнойрастворимостилегирующихкомпонентов в никелевом твёрдом растворе при 1375 и 1200 К и аналитическоеописание поверхности твёрдого раствора на основе никеля кусочно-непрерывнойфункцией в пятикомпонентной системе Ni-Re-Nb-Cr-Mo при 1375 и 1200 К;4.Зависимость твёрдости от состава совместно легированных рением, ниобием,хромом и молибденом никелевых дисперсионно-упрочнённых сплавов;75.Зависимость устойчивости к высокотемпературному окислению на воздухе при1200 К от состава совместно легированных рением, ниобием, хромом имолибденом никелевых сплавов.Апробация результатовОсновные результаты работы были представлены на VII Международнойконференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов», посвящённой 110-летиюсо дня рождения академика Г.В.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации