Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Структура в свойства метвллепвдебвых карбидов иереяедпыя металлов !48, 52, 791 12,76 5,71 7,80 14,50 6,96 6,90 6,60 плавлении с углеродом (графитом) сталей и никелевых сплавов, содержащих карбидообразующие легирующие элементы !24, 581. Эффективным новым технологическим способом получения карбидов, а также других тугоплавких соединений является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Высоким сопротивлением абразивному изнашиванию обладают металлоподобные иитриды переходных металлов с незаполненными И- и Т'-'оболочками (табл. 3.6).
Металлоподобные нитриды — металлические проводники с высокой теплопроводностью — представляот собой фазы внедрения с кубической и гексагональной решетками. Пластичность их выше, чем других тугоплавких соединений (карбидов, боридов, силицидов). Характерным для металлоподобных нитридов является широкая область гомогенности. Применяют их в виде упрочнителей пластичной металлической матрицы в композиционных материалах, а также в виде покрытий, наносимых газофазными и вакуумными ионно-плазменными методами. Твердость нитридньгх покрытий, получаемых этими способами, существенно превышает твердосп компактных материалов. Создают твердые сплавы с использованием нитридов в качестве твердой составляющей.
Таблиг1а 3.6. Структура в свейетва металлопвлвбиых ыитрияев !1, 48, 52, 79! Тип могли иости М, Мв (ат.) о дС ва ид~кlмоль э т, тlм о10,0мм НЧО,! н рл Т!Х ЕгХ 37,5-50,0 46-50 390-500 300-450 5,43 7,09 3200 2980 2000 1850 25 21 294,34 342,96 Н1Х ч,х чх ХЬ,Х ХЬХ ТизХ ТаХ 13,84 5,97 6,04 8,23 8,40 15,81 ЗООО 2150 1900 1520 1720 33 123 480 345,45 25-33 41-50 2050 2420 !92,01 28,5-33,5 50,0-50,6 28,5-31,0 400-483,6 2300 2050 1650 !220 194,83 242,36 223,85 ГП 44,5-47,3 15,46 3087 1080 128 575,8 32-33 Сг2Х СгХ Мо,Х %Х 6,51 6,14 9,44 1650 1500 895 !570 1093 630 84 640 20 310 319,8 32-33 ' Разлагаетси при г > 700 С. 151 Высокой твердостью и износостойкостью обладают бориды переходных металлов !У-ЧТ групп Периодической системы элементов (табл.
3.7) !48, 52, 79! н редкоземельных металлов. Структура низших боридов (богатых металлом) определяется подрешеткой металла основы. В высших боридах (богатых бором) сзруктуру определяют атомы бора, образующие жесткие подрешетки с ковалентными связями В-В. Образование взаимных твердых растворов боридов, как правило, приводит к улучшению свойств по сравнению с исходными боридами.
Например, твердый раствор двойных боридов титана Таблюща 3.7. Сгрук7уря и евействя берняев 148, 52, 791 !О','С ', при гО-!000 'С е -ас „,, кДЖ/моль р !О, Ом м 7, тlм 3 г,'с Борид тяп решсткм нчо,! Т1В2 Гексагональяая 4,45 2980 540,5 319,5 495,8 323,62 9,0 6,!7 2190 9,7 5,9 .!0,5 3250 10,6 479,7 325,50 6,3 2800 340,4 ХЬВ 1 11~В2 Ромбическая 7,6 2300 2200 40,0 !2,9 6,97 637,6 ТВ Сг В СгВ 11,7 6,5 3037 1870 2100 2600 1350 2! ОО 32,5 107,0 7,9 14,2 686,7 410,1 188,25 Ромбическая 360,6 77,04 450,3 123,23 12,3 СгВ~ Гексагональная 5,6 2200 30,0 10,5 2300-24 50 8,8 МоВ Тетрагональная 70,74 %В Силициды переходных металлов 1Ч-Ч1 групп Периодической системы элементов [24, 48, 49, 52, 791 находвт применение в самолетостроении, атомной, ракетной и космической технике главным образом в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, а также защитных покрытий.
Свойства дисилицндов тугоплавких металлов приведены в табл, 3.8 ~48, 52, 791. Наибольшее применение получил дисилицид молибдена благодаря тому, что он обладает хорошей электропроводностью и высокой стойкосп ю к окислению вследствие образования при взаимодействии с кислородом воздуха плотной защкпюй пленки оксида кремния. Из него изготовляют электрические нагревательные элементы, эксплуатирующиеся на воздухе при температурах до 1600 С. 152 н хрома (ТЙ3г + СгВг) имеет более высокую твердосп, износостойкость и жаростойкость, чем одинарных. С ростом В/Ме уменьшаютсл удельное электрическое сопротивление и коэффициент термического расширении, увеличивакггся температура плавления, микротвердость, улучшаются другие механические характеристики.
Это свидетельствует об упрочненин межатомных связей в решетке при переходе от низших боридов к высшим. При переходе от диборндов металлов 1Ч группы к днборидам металлов Ч, а затем н к У1 групп температура плавления, микротвердость и модуль упругости уменьшаются, а коэффициент термического расширения увеличивается. Бориды применяют для изготовления сопл установок, распыляющих жидкие металлы; лодочек; тиглей; в качестве защитных покрытий на тугоплавких металлах (бориды титана, циркония, ниобил и хрома), а также обладающих высокой изиосостойкостью покрытий и наплавок на сталях и чугунах (бориды титана, хрома и их сплавы).
Таблица 3.8. Свейства яисилишшев 148, 52, 79! 1О','Е ', при 20-1000 С Т, т(м 2 с,С -ЬО 2а2, адмlмояа нчо,! Е, ГПа Т1812 ЕГЗ!2 ! 540 1700 10,3 8,37 132,! 5 149,36 355,1 259,9 4,13 4,86 Н!812 ~ 8~2 ИЬЗ!2 9!2 225,94 9,03 1750 12,0 !0,6 И8,47 123,32 1660 2100 5,66 ! 082 255,! ТВЗ! ! 407 !! 6,01 !0,2 12,9 8,3 2200 9,1 С З!2 МОЗ! %8!2 1500 996-1150 2030 1200-1350 2!65 ! 300-1400 98,77 5,0 6,24 440,5 530,7 118,49 91,86 9,25 7,35 ' При 20-1!ОО С. При 20-700 С.
Таблица 3.9. Свойства карбида кремиия !48, 52, 791 ' Температура диссоциация. 3.2.3. Неметаллические бескнслородные соединении шего окисления. Из карбида кремния изготовляют изделия методами керамической или порошковой технологии. Известны пористые материалы, в которых зерна карбида кремния сцементированы кремне2емистыми, глиноземистыми и иитридкремниевыми связками. Беспористые поликристаллические материалы, получаемые горячим прессованием или реакционным сйеканием, Отличаются От пористых бОлее ВысОкими механическими свойствами, теплО и электропроводностью, химической стойкостью, 153 Карбид кремния 3!С (или карборунд) представляет собой соединение кремния с углеродом 124, 48, 52, 79!. Кроме модификации а-3!С с гексагональной кристаллической решеткой имеется модификация 12-З!С с кубической структурой типа алмаза.
Карбид кремния отличается высокой шердостью, теплопроводностью, огиеупорностью, специфическими электрическими и полупроводниковыми свойствами (табл. 3.9). Карбид кремния химически стоек (на него действует только смесь азотной и плавиковой кислот, а также фосфорная кислота при температуре 230 С). При нагреве в воздушной среде на поверхности образуется тонкий слой ЗЮ2, защищающий карбид кремния от дальней- Из пористых поликристанлических карбидкремниевых материалов (со связующими) изготовляют абразивный инструмент (применяемый ддя об1заботки твердосплавного нн- струмента), огнеупорные материалы, изделия электротехнического назначения (электрические нагреватели, поджигатели игнитронов и т. д.).
Беснорнстые материалы иа основе карбида кремния применяют в качестве специальных огнеупоров, высокотемпературных нагревателей (силитовые и глобаровые стержни), торцовых уплотнений, для изготовления деталей, подвергающихся интенсивному коррозионному и абразивному воздействию. Карбид кремния является составной частью силицированного графита, выпускаемого в соответствии с ТУ 48-01-77-71 1791.
Приведенные в табл. 3.10 неметаллические нитриды отличаются высокой износостойкостью (кроме гексагонального ВИ), высокой стойкостью в агрессивных средах, зючительной термостойкосп ю при быстрых теплосменах и высокой огнеупорностью 148, 52, 791. Применяют их для футеровки металлургических устройств, сопл для распыления металлов, тиглей для получения чистых металлов, а также для изготовления конструкционных элементов в газотурбостроении, энергетике, космической технике. Широкое использование получили кубический и вюрцитоподобный (гексанит-Р или исмит) нитрид бора в качестве инструментальных материалов. Высокоэффективным инструментальным материалом является и нитрид кремнии. Существенное улучшение свойств достигается введением в нитрид кремния различных оксидов (алюминия, магния, иттрия и др.), углерода, карбидов, нитридов Щ.
К перспективным материалам относятся композиции ЯзИ4 — А1101 (сиалон) и 8)зИ4-А120з-Т)С (силинит) 11, 24). Нитрид кремния также являе!'- ся перспективным материалом для изготовления деталей так называемых адиабатных двигателей внутреннего сгорания н газотурбинных установок. Таблица 3.! О. Свействя иеметалличееких иитридев и иитридв алтемииии )1, 24, 48, 79) ° ! ° 2 ° 3 Разлагастаа. Под давлением азота. По Моосу. Бескислородное соединение В4С отличается высокими твердостью (3780 НЧ0,1) и модулем упругости (Е 483,4 ГПа), что предопределило его использование в качестве абразивного материала.
Высокая износостойкость компактного карбида бора обеспечила применение его в качестве деталей точных приборов. Карбид бора успешно используют для изготовления деталей газодинамических подшипников гироскопических приборов. Высокой твердостью и износостойкостью обладают керамические материалы. К иим, в частности, относятся тугоплавкне оксиды (алюминия, бериллия, циркония, хрома и ЛР.) 170, 791. В качестве твердого износостойкого материала наибольшее распространение получил оксид алюминия. Устойчивая модификация а-А1зОз встречается в природе в виде простых (обыкновенный корунд, наждак н др.) н полудрагоценных (лейкосапфир, сапфир, рубин н др.) разновидностей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
