Материаловедение в машиностроении

Очевидно, что сопротивление высокотемпературному окислению определяется химической активностью металла или сплава по отношению к кислороду и свойствами образующихся окисных пленок. Окисные пленки обладают защитными свойствами, если они являются сплошными. Из всего многообразия оксидов металлов наиболее стойкими являются Аl 2 0з, Сг 2 Оз, SiO 2 . По этой причине А1, Сг и Si служат базовыми элементами, используемыми в жаростойких покрытиях. Cr, Al, Si образуют на поверхности композиции соответствующие окислы: Cr 2 O 3 ; Al 2 O 3 ; SiO 2 , которые обладают изолирующим свойством от внешней среды при температурах от 800-900 0 С (Cr 2 O 3 ) до 1200 0 С (Al 2 O 3 и SiO 2 ). Широко известны четырехкомпонентные сплавы типа M-Cr-Al-Y и Me-Cr- Al-Hf (M–Fe,Co,Ni), отличающиеся высокими защитными свойствами при 1200 0 С. Элементы, которые увеличивают сцепление Al 2 O 3 с основой: иттрий (0,01%) и гафний (до 1%), повышая жаростойкость, а также Pt, Ro, Та, Аu, Pd. Таким образом, жаростойкие покрытия могут иметь достаточно сложный состав. По особенностям технологий нанесения различают диффузионные (в порошковых засыпках, шликерные, газовые), конденсационные (электронно- лучевые, ионно-плазменные) покрытия, которые отличаются большим многообразием фаз. По структуре современные жаростойкие покрытия являются либо двухфазными, либо многофазными. Основной фазой является NiAl (β-фаза), в которой распределены включения карбидов и интерметаллидов; β-фаза является наиболее жаропрочной, тугоплавкой, однако покрытию сообщает хрупкость. Для повышения ее стабильности в состав покрытия дополнительно вводятся легирующие элементы (Та, Нf, Y, Si и др.). Присутствие пластичного γ-твердого раствора . способствует повышению сопротивления термической усталости. γ'-фаза (Ni 3 Al) повышает жаростойкость и жаропрочность. 157