Алюминий в жаростойких материалах

Жаростойкость — стойкость по отношению к газовой коррозии при высоких температурах. Жаропрочность — свойства конструкционного материала сохранять высокую механическую прочность при значительном повышении температуры. Жаростойкость обычно обеспечивается легированием металлов и сплавов, например стали хромом, алюминием и кремнием. Эти элементы при высоких температурах окисляются энергичнее, чем железо, и образуют при этом плотные защитные пленки оксидов. Хром и кремний улучшают также жаропрочность сталей. Стали, легированные 4—9 % хрома, молибденом или кремнием, применяют, например, в парогенераторе- и турбостроении. Сплав, содержащий 9—12% хрома, применяют для изготовления лопаток газовых турбин, деталей реактивных двигателей, в производстве двигателей внутреннего сгорания и т. п. [c.235]

Благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии титан — прекрасный материал для изготовления химической аппаратуры. Но главное свойство титана, способствующее все большему его применению в современной технике, — высокая жаростойкость как самого титана, так и его сплавов с алюминием и другими металлами. Кроме того, эти сплавы обладают жаропрочностью— способностью сохранять высокие механические свойства ири повышенных температурах. Все это делает сплавы титана весьма ценными материалами для самолето- и ракетостроения. [c.649]

Титан немного тяжелее алюминия, но в три раза прочнее его к тому же титан и его сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью, жаростойкостью. Они используются в качестве конструкционного материала в самолетостроении, ракетной технике и т. д. Этим требованиям отвечают также легкие магний-циркониевые сплавы. Цирконий почти не захватывает тепловые нейтроны, поэтому он используется в качестве конструкционного материала для атомных реакторов. Использование циркония в ядерной технике потребовало тщательного разделения циркония и гафния, так как гафний в этом случае является вредной примесью. [c.127]

Сплавы Сг—А1—Ре обладают исключительно высокой жаростойкостью. Например, сплав, содержащий 30% Сг, 5% А1, 0,5% 81, устойчив на воздухе до 1300° С. Эти сплавы используют, в частности, в качестве материала для изготовления спиралей и деталей нагревательных элементов печей сопротивления. К их недостаткам относятся низкая жаропрочность и склонность к хрупкости при комнатной температуре после продолжительного нагрева на воздухе, вызываемая в известной степени образованием нитридов алюминия. По этой причине положение спиралей в печах должно быть фиксировано, а для беспрепятственного термического расширения и сжатия спирали обычно гофрируют. Жаростойкость никеля еще больше повышается при добавлении хрома. Сплав 20% Сг и 80% N1 устойчив на воздухе до 1150 С. Этот сплав — один из лучших жаростойких и жаропрочных сплавов. [c.218]

ТРАВЛЁННЕ — химическая и электрохимическая обработка поверхиости твердых материалов. Используется для удаления загрязнений, окислов (в частности, ржавчины), окалины, для выявления структуры материала (металла, минерала) или придания поверхности желаемой микрогеометрии, для снятия нарушенного мех. обработкой поверхностного слоя и получения структурно и химически однородной поверхностп при произ-ве полупроводниковых материалов, для придания матового вида стеклу и др. Часто применяется перед нанесением защитных покрытий, эмалированием, лужением и пайкой. Химическое Т. стали, меди, цинка и магния осуществляют в водных растворах серной, соляной или азотной кислоты стекла — в плавиковой кислоте алюминия — в водных растворах едких щелочей нержавеющих и жаростойких сталей, титана — в щелочных расплавах. Из-за неоднородности поверхиости (наличия пор, трещин и т. п.) химическое Т. металлов сопровождается действием гальванических микроэлементов. Электрохимическое Т. проводят в тех же средах, а также в растворах солен с применением катодного, анодного или переменного тока. При Т. на поверхности происходят хим. взаимодействие окисной пленки или материала основы с раствором или расплавом электрохим. растворение металла (на анодных участках микроэлементов или нри анодном травлении) электрохим. выделение водорода (на катодных участках микроэлементов или при катодном травлении) электрохим. выделение кислорода (при анодном травлении). Хим. очистке поверхности способствуют разрыхление и отрыв окалины под мех. воздействием [c.582]

Блок, в котором проводятся опыты (рис. 187), представляет собой двойной цилиндр наружный цилиндр состоит из хорошо проводящего тепло материала (алюминий, жаростойкая сталь), внутренний — из теплоизоляционного материала (шамот, фарфор). Первый цилиндр служит для выравнивания температур по всей его длине, что дает возможность осуществить условия односторонней (радиальной) подачи тепла. Снаружи помещается спираль нагревателя, изолированная от блока слюдой. Таким образом, блок одновременно является и печью. Центральный канал внутри блока разделен на три части при помощи теплоизоляционных перегородок. В одну из них помещается исследуемое вещество, в другую — контрольное, третье — среднее — является эталонным воздушным пространством. [c.235]

Хотя обычно применяемые металлы, как, например, медь или простая сталь, достаточно хорошо сопротивляются окислению при средних температурах в условиях высоких температур, когда диффузионные процессы идут с (большой скоростью и, особенно, если металл подвергается истиранию или механическому напряжению, необходима более высокая степень сопротивления. В этих случаях приобретают особую ценность свойства алюминия, хрома и кремния, которые, усиливая непроницаемость пленок, сообщают стали сопротивление газовой коррозии. Однако хороший жаростойкий материал должен быть не только достаточно химически стойким, но также иметь соответствующие механические свойства и, в особенности, противостоять ползучести при высоких температурах. Механическая прочность и химическая устойчивость сопутствуют до некоторой степени друг другу. Пластическая и даже, возможно, упругая деформация металла ведет к определенной опасности разрыва защитной окисной [c.144]

Применение в энергетике. Бор (изотоп 5°В) интенсивно поглощает медленные нейтроны, поэтому используется для изготовления регулирующих стержней атомных реакторов и защитных устройств от нейтронного облучения. Кристаллический бор обладает полупроводниковыми свойствами и используется в полупроводниковой технике (его проводимость при нагревании до 600 С возрастает в 10 раз). Исключительной химической стойкостью, твердостью, жаростойкостью обладают многие соединения бора с металлами побочных подгрупп. Алюминий и его сплавы применяют в энергетике в качестве конструкционного и электротехнического материала. Галлий применяют в полупроводниковой технике, так как его соединения с мышьяком, сурьмой, висмутом, а также аналогичные соединения индия обладают полупроводниковыми свойствами. Галлий используют при изготовлении высокотемпературных термометров с кварцевыми капиллярами (измерение температуры до 1500° С). Галлий может быть использован как хороший теплоноситель в системах охлаждения ядерных реакторов, лазерных устройств. Индий обладает повышенной отражательной способностью и используется для изготовления рефлекторов и прожекторов. Способность таллия при температуре ниже 73 К становиться сверхпроводником делает его перспективным материалом в энергетике. Представляют практический интерес многие соединения этих металлов и соединения бора, например нитрид бора ВЫ—боразон, отличающийся исключительной твердостью и химической инертностью. [c.230]

Нитевидные кристаллы ( усы ) рассматривают как перспективный материал для армирования матриц из металлов, полимеров и керамики. Сверхвысокая прочность в широком диапазоне температур при малой плотности, химическая инертность по отношению ко многим матричным материалам, высокая жаростойкость и коррозионная стойкость нитевидных кристаллов оксидов алюминия и магния, карбида кремния делают их незаменимыми армирующими элементами. К сожалению, пока на пути их практического применения стоит много трудностей. Предстоит решить проблемы получения их в промышленном масштабе, отбора годных усов , ориентации их в матрице, методов формирования композиций с усами . [c.69]

ИНКОНЕЛЬ м. Сплав на основе никеля, содержащий до 15% хрома, до 9% железа, а также алюминий, титан, молибден и др. жаростойкий и жаропрочный материал, используемый в авиации и ракетной технике. [c.158]

Термодиффузионный способ широко используется для получения жаростойких покрытий алюминием (алитирование), кремнием (силицирование), хромом (хромирование), титаном (титанирование). Жаростойкие покрытия позволяют сочетать высокую жаропрочность основного материала с высокой жаростойкостью поверхностного слоя. [c.237]

По направлению потока дымовых газов к раструбу их температура и давление уменьшаются, а скорость увеличивается. В результате действия дополнительных факторов, связанных с высокой турбу-лизацией газового потока, звуковыми и механическими колебаниями (вибрацией) и ударными волнами, возникают напряжения, которые могут вызывать неравномерную асимметричную абляцию. Материалы для раструба, который имеет большой размер, должны обладать малым весом и должны подвергаться абляции равномерно с минимальной скоростью для обеспечения оптимальной эффективности работы соплового блока и критического сечения. Конструкционные материалы обычно изготовляют из армированных пластмасс с ориентированными волокнами из углерода или кремнезема. В некоторых случаях применяется формование с беспорядочной укладкой кремнеземистого или кварцевого волокна. Наружные конструкционные элементы ракеты подвергаются воздействию механических и термических напряжений, которые вызываются давлением газов, вибрацией, ускорениями, усилиями, возникающими при корректировке курса, и различием термического расширения разных конструкционных материалов. Чтобы противостоять воздействию этих факторов, конструкционный материал должен обладать высокой прочностью, соответствующим модулем упругости и сопротивлением короблению. Жаростойкая сталь, титан, алюминий или стеклопластики с высоким. модулем, полученные намоткой, являются наиболее подходящими для изготовления нару кных деталей соплового блока. Применение неметаллических абляционных материалов в реактивных двигателях, работающих на жидком топливе, оказалось также очень эффективным, но относительно мало распространенным. Часто абляционные материалы здесь вообще не нужны, так как само топливо может служить в качестве охладителя. Кроме того, продолжительность горения относительно велика и часто проводят проверочные испытания двигателей в статических условиях работы. [c.451]

Неорганическое связующее для неорганических волокон приготовляется посредством диспергирования глины в коллоидном кремнеземе с последующим подкислением до pH 3,5 п добавлением соли алюминия, например формиата. Блок, изготовленный из изоляционных стеклянных волокон, связанных с указанным составом, остается превосходным материалом при повышенной температуре [492]. Смесь коллоидного кремнезема и поливинилового спирта запатентована как связующее при получении изоляционного материала из стеклянных волокон, причем такой материал остается связанным даже после того, как поливиниловый спирт выжигается [493]. Коллоидный кремнезем может притягиваться к неорганическому волокнистому материалу в результате введения положительно заряженного крахмала в коллоидный кремнезем. Этим улучшается связывание смесей, содержащих асбестовые и алюмосиликатные волокна [494]. Жаростойкий отражающий изоляционный материал приготовляется за счет связывания волокнистого титапата калия со смесью из латекса и коллоидного кремнезема [495]. [c.584]

В нек-рых случаях жаропрочные сплавы подвергают дополнительной обработке — нанесению на их поверхность жаростойкого, т. е. стойкого по отношению к газовой коррозии при высоких темп-рах металла или сплава. Материалом для таких покрытий служат кремний (силицирование), алюминий (алитирование), хром (хромирование) или титан (титанирование). В нек-рых случаях используются комбинированные покрытия из нескольких элементов. Достигаемая при этом защита жаропрочного материала значительно уменьшает потери от газовой коррозии и предохраняет его от образования коррозионных трещин, быстро приводящих к разрушению уже при весьма малых напряжениях (см. Коррозия металлов). [c.8]

При выборе материала для изготовления аппаратов и трубопроводов учитываются прочностные характеристики, теплофизические свойства, стоимость, коррозионная стойкость, удобство обработки. В прочностные характеристики входят допускаемые напряжения на сжатие и растяжение, ударная вязкость, жаростойкость. Важной характеристикой материалов, предназначенных для изготовления теилообменных устройств, служит теплопроводность, в отдельных случаях являющаяся решающим показателем при выборе материала. Выбор того или иного материала зависит также от его стоимости и возможности приобретения. С усовершенствованием технологии производства стоимость материалов резко падает. ] ак, в конце прошлого века стоимость алюминия и серебра была одинаковой из-за отсутствия хорошо разработанной технологии получения алюминия. В наше время алюминий производится в большом масштабе. [c.18]

Химические продукты в той или иной мере всегда вызывают коррозию материала аппарата, поэтому для изготовления их применяются различные металлы (железо, чугун, алюминий) и их сплавы. Наибольшее применение находят стали. Благодаря способности изменять свои свойства в зависимости от состава, возможности термической и механической обработки стали с низким содержанием углерода хорошо штампуются, но плохо обрабатываются резанием. Добавки других металлов — легирующих элементов — улучшают качество сталей и придают им особые свойства (например, хром улучшает механические свойства, износостойкость и коррозионную стойкость никель повышает прочность, пластичность кремний увеличивает жаростойкость). [c.243]

Основные жароупорные материалы — это сплавы на базе железа со специальными легирующими добавками. Хром и алюминий придают сплавам жаростойкость — способность противостоять окислению при высоких температурах. Никель повышает механическую прочность сплава в условиях работы материала при высоких теш пературах и улучшает обрабатываемость. [c.41]

В качестве примера такого материала, имеющего неорганическое (минеральное) происхождение, можно назвать спеченный алюминиевый порошок (САП). В отличие от чистого алюминия он обладает повышенной жаростойкостью и прочностью, но в то же время сохраняет его электропроводность. Это объясняется ячеистой (каркасной) структурой САПа (рис. 3). Зерна металлического алюминия, сохранившие местами между собой контакт, покрыты тончайшей пленкой (до 100 А ) полутораокиси, образующей прочный каркас и благодаря своей тугоплавкости (Т , > 2000° С) придающей САПу жаростойкость. [c.9]

Для получения жаростойких термодиффузионных покрытий на железных сплавах обычно применяют способ насыщения их поверхности алюминием, хромом или кремнием. В зависимости от материала покрытия (А1, Сг или Si) различают алитирование, термохромирование и термосилицирование. [c.54]

Производство алюмохромфосфатного вяжущего материала заключается в смешении соединения хрома (III), гидроксида алюминия и ортофосфорной кислоты. Полученный вязкий прозрачный раствор зеленого цвета приблизительно отвечает составу А12Оз 0,8Сг2Оз-ЗР2О5. На основе фосфатных связок разработаны антикоррозионные, огнезащитные и декоративные покрытия и краски, жаростойкие бетоны, обмазки, клеи и керамические огнеупорные, теплоизоляционные и конструкционные материалы. [c.642]

К жаропрочным сплавам относятся инконель (73% N1, 15% Сг, 7% Ге, 2,4% Т1, остальное А1, НЬ, Мп и 81), нимоник (59% N1, 20% Сг, 16% Со, 2,3% Т1, 1,4% А1, остальное Ге, Мп, 81). Жаропрочностью, жаростойкостью и высоким электросопротивлением обладают хромоникелевые сплавы — нихромы некоторые из них (например, состава 80% N1 и 20% Сг) устойчивы к газовой коррозии до 1000—1100°С. Нихромы широко применяются в качестве материала нагревательных элементов в электротехнике. Высокой химической устойчивостью обладают монелъметалл (твердый раствор N1 с 30% Си), применяемый в химическом аппаратостроении и в домашнем обиходе. Широкое распространение имеют магнитные сплавы никеля с алюминием типа ални (22—24% N1, 11—14% А1, остальное Ге) и др. [c.663]

Селективное окисление, происходящее в процессе формирования окалины и подокалины, может приводить к изменению химического состава подокалины, крайним проявлением которого может стать растворение упрочняющих выделений. В восстанавливающих средах, например, может иметь место потеря межузельного углерода в результате обезуглероживания или даже растворение упрочняющих карбидов, что ухудшает характеристики ползучести [58, 103, 159]. Как было показано, опасность таких процессов особенно велика в среде жидкого натрия, используемого в ядерных установках [160]. Потеря приповерхностных выделений при эскпо-зиции в окислительных средах особенно характерна для таких сплавов, где алюминий, являясь сильным оксидобразующнм элементом, определяет и прочность сплава, входя в состав упрочняющих интерметаллических фаз. Например, основной упрочняющей фазой жаростойких суперсплавов служит Ы1зА1 (фаза -у ) и обеднение приповерхностных слоев материала этой фазой в результате испытаний на ползучесть бывает очень заметным (см. рис. [c.33]

Примеиенне. В основном И. используют как компонент легированных сталей, жаростойких, сверхтвердых, магнитных, коррозионностойких и Др. сплавов (см. Никеля сплавы). Металлический Н.-конструкц. материал для хнм. аппаратуры и ядерных реакторов, для аккумуляторных электродов, материал покрытий на стали, чугуне, алюминии и ар. металлах. [c.242]

КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ МАТЕРИА л Ы — материалы, отличающиеся повышенной коррозионной стойкостью. Различают К. ы. конструкционные (металлические, неметаллические, композиционные), используемые для изготовления конструкций, и защитные, предохраняющие металлические сооружения от коррозии. Материалы, обладающие повышенной хим. стойкостью к активным газовым средам при повышенных т-рах, обычно выделяют в разряд жаростойких материалов (см. также Коррозия металлов. Коррозия бетона, Защитные покрытия). К м е т а л л и ч е с к и м К. м. относятся стали, чугуны, сплавы на основе никеля, меди (бронзы, латуни), алюминия, титана, циркония, тантала, ниобия и др. Их стойкость против электрохимической коррозии в принципе можно повышать увеличением термодинамической стабильности или торможением катодного и анодного нроцессов. На практике повышения коррозионной стойкости технических сплавов обычно добиваются легированием, тормозящим анодный процесс, т. е. улучшающим пассивационные характеристики (см. Пассивирование), обусловливая возможность самопассивиро-вания сплава в условиях эксплуатации. Наиболее легко пассивируются хром и титан. Повышенная способность хрома к пассивации нри его введении в менее пассивирующиеся металлы, напр, железо, может передаваться сплаву. На этом принципе основано получение нержавеющих сталей. Чем больше введено хрома, тем выше коррозионная стойкость [c.625]

Насыщение из паровой фазы. По этому методу насыщение поверхности обрабатываемого изделия происходит из паров насыщающего вещества, источник которото в твердом виде может находиться в контакте с поверхностью покрываемого изделия (контактный вариант) или на некотором отдалении от нее (беоконтактный вариант). Этим методом широко пользуются в практике, например при силицировании тугоплавких металлов (вакуумный метод), при диффузионном насыщении поверхности железа и тугоплавких металлов алюминием, хромом, цинком. При насыщении веществами, имеющими более низкое давление паров, чем обрабатываемый металл, следует создавать температурный градиент между источником насыщающего материала и изделием, так чтобы изделие было холоднее. С помощью одновременного или последовательного насыщения по этому методу возможно получить покрытие из жаростойких соединений—карбидов, нитридов, силицидов, боридов на тугоплавких металлах и сплавах. Процесс формирования покрытий этим методом является сложным и наймете разработанным. [c.217]

Металлические рекуператоры отличаются эффективной теплопередачей, малой теплоемкостью, а следовательно, быстрой готовностью к нормальной работе и большой плотностью. Элементы металлических рекуператоров изготовляются из различных металлов в зависимости от рабочей температуры материала и состава дымовых газов, проходящих через рекуператор. Простые черные металлы — углеродистая сталь и лптейный серый чугун — начинают интенсивно окисляться при невысоких температурах (500°С), и поэтому для изготовления рекуператоров применяются жаростойкие чугун и сталь, в состав которых входят в качестве легирующих добавок никель, хром, кремний, алюминий, титан и др., которые повышают сопротивляемость металла окалинообразованию. Из чугунов наиболее подходящими являются природно-легированный (халиловский) чугун и кремнистый чугун силал . Высокохромистый чугун с содержанием хрома 10—30% дорог и очень трудно поддается обработке. Максимальные температуры применения разных металлов имеют следующие значения (°С) [c.144]

К недостаткам металлических волокон относится большая плотность и, следовательно, пониженные значения удельных механических показателей по сравнению с другими, более легкими жаростойкими волокнами. При использоваппи металлических волокон следует учитывать возможность фазового превращения под влиянием теплового воздействия, соировождаюнхегося изменением в наиболее типичных случаях объема примерно на 4%, большую разницу коэффициентов линейного расширения (для вольфрама 5,5-Ю 1/°С, для алюминия 23,6-10 1/°С). Изменения объема и линейных размеров волокна могут вызвать наиряичсиность композиционного материала и привести к нежелательным результатам. [c.323]

Особый случай представляет проблема смазки деталей из титана и некоторых жаростойких и нержавеющих сплавов. Трущиеся титановые поверхности даже при небольших нагрузках и скоростях подвержены задиру и заеданию Ч Масла и пластичные смазки в этом случае малоэффективны. Это объясняется плохой смачиваемостью таких металлов, низкой адгезией к ним обычных смазочных материалов. Для улучшения противоизносных и антифрикционных свойств жаростойких и нержавеющих металлов может использоваться химическая модификация их поверхности, например оксидирование титана. За последние годы достигнуты некоторые успехи и в подборе специальных смазок. Было установлено что соединения иода реагируют с титаном. В результате образуется иодистый титан, имеющий сходную с графитом слоистую структуру и являющийся хорошим твердым смазочным материалом. Введение иода или его соединений в масло не дает результатов, так как образующийся Tib легко гидролизуется водой. Для предотвращения гидролиза необходимо одновременно добавлять в смазочный материал гидрофобизатор — н-бутилбензол. Иодированные смазки рекомендуются не только для титана, но и для нержавеющей стали, высокотемпературных сплавов, смазывание которых обычными материалами неэффективно. Следует учитывать, что соединения иода и смазки на их основе по некоторым данным корродируют сталь, бронзу и алюминий. Для смазывания титана как обычного, так и оксидированного (подшипники скольжения, резьбовые соединения) были предложены композиции на основе хлорпарафина и его смесей с перхлорвинило-выми смолами. Они менее коррозионно активны по отношению к обычным металлам, чем смазки, содержащие иод. Однако и эти смазки оказались мало пригодными для пар трения титан — бронза [c.161]

Жаростойкость (окалиностойкость) — свойство металлического материала противостоять коррозионному воздействию горячего газа или воздуха при высокой температуре (600—1200°). Жаростойкие стали и чугуны характерны тем, что они содержат легируюш,ие элементы хром, кремний, алюминий, которые способствуют созданию при высоких температурах на поверхности изделий плотной, прочно прилегающей к металлу пленки окислов. [c.76]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология