Жаростойкость иттрия

Иттрий — один из наиболее рассеянных элементов, что наряду со сложной технологией его добычи и рафинирования является причиной более позднего вовлечения металлического иттрия в технику. До недавнего времени иттрий, как и редкоземельные металлы, применяли, главным образом, в качестве легирующей добавки, улучшающей структуру, механические свойства, жаростойкость и коррозионную стойкость ряда сплавов. Однако в последнее время некоторые свойства иттрия (малое сечение захвата тепловых нейтронов, небольшая плотность (4,47 г/см ), относительно высокая температура плавления (1510 °С), отсутствие полиморфных превращений до температуры плавления и почти уникальное свойство иттрия — не взаимодействовать с расплавленным ураном и его сплавами — сделали перспективным его применение как конструкционного материала в атомной энергетике. [c.312]

Жаростойкость металлов и сплавов, легированных иттрием [c.80]

Жаростойкость иттрия на воздухе исследовалась в ряде работ [100—104], а также авторами этой монографии. Эти исследования проводились на разных этапах развития производства чистого иттрия, поэтому использовался металл различной степени чистоты, что привело к значительному разнобою в получении результатов. [c.67]

Кроме молибдена и кремния отрицательное влияние на жаростойкость иттрия оказывают хром, алюминий, цирконий, фтор (табл,26 и 27). [c.74]

Следует отметить, что, несмотря на высокую жаростойкость иттрия на воздухе, в углекислом газе и водяных парах пластические свойства его при воздействии этих сред значительно снижаются, особенно сильно в водяном паре (табл. 29), вследствие растворения значительного количества кислорода и водорода в металле. Снижение пластических свойств иттрия в атмосфере азота заметно лишь при температуре 700° С. В литературе не удалось найти сведений о способах повышения жаростойкости и пластических свойств иттрия в газовых средах. [c.78]

Лопасти газовых турбин чаще всего изготавливают из сплавов никеля или кобальта с добавлением некоторого количества хрома, нескольких процентов алюминия и нескольких сотых процента иттрия. Их жаростойкость и склонность к сульфидизации обсуждались выше. Для уменьшения коррозии используют покрытия из Л1 или Л1—Сг—V. [c.208]

Скандий, иттрий и лантан применяются в металлургии в качестве легирующих добавок для получения специальных сплавов. Добавка иттрия в расплав серого чугуна приводит к резкому повышению его конструкционных свойств прочности, пластичности, ударной вязкости, жаростойкости. [c.362]

Практическое применение магния очень разнообразно, однако в основном его (и сплавы на его основе) используют при изготовлении легких деталей летательных аппаратов. Одна из важнейших задач металлургии магния — повысить его жаростойкость, не снижая легкости . Этим условиям удовлетворяют некоторые сплавы М с РЗЭ (с. 70), особенно с самыми легкими скандием и иттрием. [c.30]

Тяжёлый изотоп В в противоположность лёгкому изотопу °В имеет на порядки меньшее значение сечения захвата тепловых нейтронов (см. табл. 14.1.1). Это обстоятельство используется в реакторостроении для создания жаростойких и прозрачных по отношению к нейтронам конструкционных материалов, таких, например, как бориды циркония, иттрия, титана, а также их сплавов [22, 64]. Карбид бора, обогащённый бором-11, также как и кристаллический бор-11, известны в качестве превосходных отражателей нейтронов. [c.203]

Хромовые сплавы превосходят никелевые сплавы и стали по коррозионной стойкости в продуктах горения топлива, в азотной кислоте, ее парах. Сплавы хрома жаростойки на воздухе до 1200° С, а сплавы, содержаш,ие иттрий, — до 1300—1350° С. [c.140]

Приведены данные по физико-химическим свойствам иттрия и важнейших его соединений, коррозионной стойкости иттрия в водяных и газовых средах, взаимодействию с конструкционными и топливными материалами. Рассмотрено влияние иттрия на жаростойкость ряда металлов и сплавов. Описаны области применения иттрия. [c.2]

При легировании иттрием некоторых металлов и сплавов в результате изменения структуры улучшаются их механические свойства и повышается жаростойкость. Интересны также соединения иттрия. Например, дигидрид иттрия, УНг, является наиболее термически стабильным гидридом и имеет такое же содержание водорода в единице объема, как и вода. [c.3]

Влияние иттрия на жаростойкость металлов и сплавов [c.80]

Легирование сплава Ре — 25% Сг одновременно иттрием (до 1 /о) и алюминием (до 3%) повышает его жаростойкость до температур 1430—1540° С. [c.81]

Повышение жаростойкости железо-хромистых сталей при легировании иттрием наблюдается также и при испытаниях в углекислом газе [118]. Константа скорости окисления для сплава Ре —25% Сг при 1000°С равна 2-10 , а для сплава Ре —25 /о Сг—1% У — Зх ХЮ- 2 гУ(см -сек ). [c.83]

Небольшие добавки иттрия заметно повышают жаростойкость хрома на воздухе [112, 115, 121, 122]. Известно, что хром при окислении на воздухе сильно поглощает азот при температурах выше красного каления, становясь очень хрупким. Пленка окиси хрома СггОз не препятствует диффузии азота. Легирование хрома иттрием значительно улучшает защитные свойства окиси при температурах до 1260—1370°С. Результаты исследования влияния иттрия на окисление и поглощение азота хромом на воздухе приведены в табл. 34. Видно, что [c.87]

Имеется четкое различие между сплавом, у которого скорость окислени я основного металла замедляется присадкой к окислу растворяемых ионов, и сплавом, у которого растворяемая добавка образует самостоятельный защитный слой окисла. В первом случае константа параболического кинетического закона уменьшается с увеличением концентрации растворяемого элемента. Лимитирующими факторами являются формирование окисла растворенного металла в виде двухфазной пленки и температура, поскольку для обеспечения отношения электронной и ионной проводимостей, большего или меньшего единицы, требуются различные легирующие элементы противоположной валентности. Об этом уже говорилось применительно к сплавам N1—Сг. Так как N 0 — окисел р-типа, то добавление Сг должно уменьшить его проводимость в тех условиях, когда доминирует электронная проводимость. При высоких температурах доминирует ионная проводимость, и дополнительные вакансии, создаваемые присутствием катионов оказывают противоположное влияние на константу скорости окисления, как это показано на фиг. 11. Во втором случае, чем выше температура и больше содержание растворенного элемента, тем быстрее может образоваться защитный слой окисла растворенного элемента. Этот окисел обычно имеет константу скорости окисления, на несколько порядков величины меньшую соответствующей константы для окисла основного металла, причем закон окисления растворенного металла может даже быть логарифмическим. Обычно применяемые в промышленности стойкие к окислению сплавы приобретают защитные свойства в результате формирования окислов растворенных добавок, например Си—А1, Ре—Сг, N1—Сг, но важным является также введение примесей в окисел основного металла. Поэтому при разработке стойких сплавов следует учитывать оба фактора. К условиям эксплуатации обычно относятся колебания температуры в результате включения и выключения оборудования. Поэтому сплавы нельзя выбирать только на основе их поведения в изотермических условиях. Некоторые жаростойкие сплавы содержат элементы, стимулирующие сцепление окалины, как, например, иттрий в сплавах Ре—Сг. [c.44]

Были проведены исследования влияния добавки иттрия на жаростойкость аустенитных нержавеющих сталей типа Ре—18% Сг — 97о N1 и никелевых сплавов [123]. Однако найдено, что легирование иттрием не дает существенного улучшения жаростойкости этих сплавов. [c.90]

Объяснить повышение жаростойкости сплавов при легировании их иттрием на основе теории Вагнера — Хауффе не удается [120]. В соответствии с этой теорией, учитывая соотношение радиусов ионов иттрия и компонентов сплавов, иттрий должен понижать жаростойкость или не изменять ее в зависимости от вида окисла, образующегося на поверхности окисляющегося сплава. [c.90]

По теории, предполагающей образование на поверхности сплава защитного окисла легирующего компонента [124—126], также нельзя объяснить повышение жаростойкости железо-хромистых сталей, легированных иттрием, так как иттрий имеет слишком большой ионный радиус по сравнению с железом и хромом. [c.90]

Повышение жаростойкости хрома и железо-хромистых сплавов при легировании иттрием наиболее удовлетворительно объясняется улучшением сцепления окалины с металлом [117, 127, 128] и изменением структуры наружной окалины [119, 122]. [c.91]

V При температурах до 1000° С одинаков [117]. При температурах выше 1000° С в сплавах, содержащих иттрий, наблюдалось внутреннее окисление. Наличие внутренней сетки окислов приводит к увеличению сцепления наружной окалины с металлом и, как следствие, к повышению жаростойкости сплава, содержащего иттрий. Увеличение сцепления с основным металлом при легировании иттрием подтверждается данными, представленными на рис. 23. При циклическом нагреве (выдержка в печи в течение 1 ч и охлаждение на воздухе до комнатной температуры) стали Х25 скорость ее окисления начинает резко возрастать после пятого цикла, в то время как кинетическая кривая окисления стали Х25 с добавкой 0,9% У за время исследованных 10 циклов [c.91]

В ряде исследований [117, 119, 122] помимо улучшения сцепления окалины повышенная жаростойкость сплавов, содержащих иттрий, связывается также с изменением строения и структуры наружной окалины. Осно- / ванием для этого явились экспериментальные данные, показывающие, что иттрий входит в состав окалины. [c.92]

XIX в., когда ошибочно считали, что минералы, содержащие элементы двух подгрупп цериевой (Ьа, Се, Рг, Кс1, Зт) и иттриевой (V, Ей, Сё, ТЬ, Оу, Но, Ег, Тп1, УЬ, Ей), редко встречаются в природе. На самом деле Р. э. не являются редкими. По своим физическим и химическим свойствам Р. э. очень сходны, что объясняется одинаковым строением внешних электронных оболочек их атомов. Р. э. применяют в различных отраслях техники радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, металлургии и др. Еа, Се, N(1, Рг используют в производстве стекла. Эти элементы повышают прозрачность стекла, входят в состав стекла специального назначения, пропускающего инфракрасные и поглощающего ультрафиолетовые лучи, а также в состав кислото-и жаростойкого стекла. Р. э. и их соединения широко применяются в химической промышленности для производства пигментов, лаков и красок в нефтяной промышленности в качестве катализаторов, в производстве специальных сталей и сплавов как газопоглотители (см. Иттрий. Лантаноиды). [c.212]

Окись хрома СГ2О3 имеет тот же тип решетки, что и а - А12О3, но у нее больший параметр. Термодинамически она менее устойчива, чем окись алюминия и двуокись кремния. В окислительной атмосфере СГ2О3 заметно испаряется при температурах выше 1100°С за счет доокисления ее до летучего окисла (данные Д.Каплана, Б.Коэна и др.). Неустойчивость окиси хрома является одной из причин низкой жаростойкости хрома в окислительной атмосфере при температурах выше 1200°С. Однако важно отметить, что стабильность окиси хрома существенно повышается при растворении в ней алюминия, редкоземельных металлов (РЭМ) и иттрия, которые отличаются более прочными ионными связями с кислородом. [c.14]

Известно, что высокая жаростойкость Ре-Сг-А1 сплавов обеспечивается хорошими защитными свойствами окиси алюминия. Однако необходимо подчеркнуть, что при одной и той же концентрации в сплаве алюминия и хрома может наблюдаться больщая разница в жаростойкости. Проиллюстрируем это результатами исследования четырех сплавов типа Х23Ю5 с добавками титана, циркония, иттрия и комплексом добавок (табл. 31). [c.89]

В настоящее время наиболее широкие области применения иттрия, его соединений, сплавов и лигатур в промышленности следующие производство легированной стали модифицирование чугуна производство сплавов на основе никеля, хрома, молибдена и других металлов — для повышения жаростойкости и жаропрочности выплавка ванадия, тантала, вольфрама и молибдена и сплавов на их основе — для увеличения пластичности производство медных, титановых, алюминиевых и магниевых сплавов атомная энергетика электроника — в качестве катодных материалов (оксиды иттрия), а также для поглощения газов в электровакуумных приборах изготонление квантовых генераторов — лазеров производство тугоплавких и огнеупорных материалов химия —в качестве катализаторов производство стекла и керамики. Рафинирование металлов и сплавов от примесей (кислород, азот, водород и углерод), вызывающих хрупкость сплавов, что особенно важно для тугоплавких хладноломких металлов с объемноцентрированной кубической решеткой, а также примесей, вызывающих хладноломкость (сера, фосфор, мышьяк в [c.195]

Разработка керметных жаростойких покрытий тормозится отсутствием доступной технологии их нанесения, позволяющей получать плотные беспористые слои заданного состава. В основном, для получения керметных покрытий используются пламенный и плазменный методы с автоматической регулировкой состава питающей порошковой смеси, а. также метод ком-би нирова-нного гальвано-электрофорезного нанесения. В последнее время разрабатывается технология нанесения металлокерамических композиций заданного состава из газовой фазы. Однако здесь предстоит преодолеть еще немалые трудности. Из покрытий керметного типа следует упомянуть систему W-j-HfOs, стабилизированную окисью иттрия, а также цирконатом стронция, используемую для защиты сопел ракет, работающих на жидком топливе [70]. [c.259]

ИЛИ азота, ухудшающего механические свойства сплава. С этой точки зрения полезно легирование металлами, снижающими растворимость кислорода и азота, напри мер, молибденом и вольфрамом. Максимальной жаростой костью обладают сложнолегированные сплавы. Напри мер, повышение жаростойкости сплавов НЬ—Т1 дости гают легированием их алюминием, вольфрамом, хромом цирконием, никелем и иттрием. Сплав на основе ниобия содержащий Т — 25, А1 — 8, V — 0,2 %, окисляется при 1100 °С со скоростью 0,15 мг-см -ч . Скорость окисления при 1100 °С сплава, содержащего Т1 — 20, W— 10, N1 — 4%, равна 1,4 мг-см >ч" . Таким образом, достигнуто примерно 100-кратное увеличение жаростойкости ниобия. Однако жаростойкое легирование часто приводит к снижению жаропрочных свойств. Этого недостатка лишены сплавы ЫЬ——Т1, дополнительное легирование которых металлами группы железа снижает скорость окисления при 1200 °С до 2,7 мг-см -4" . К этой [c.429]

В последнее время иттрий стал привлекать большое внимание исследователей в качестве легируюшей добавки, существенно улучшающей жаростойкость металлов и сплавов при высоких температурах. [c.80]

Эффективность иттрия как элемента, повышающего жаростойкость хромистых сталей, зависит от содержания хрома. В табл. 32 представлены результаты исследова- [c.84]

НИЯ влияния малых добавок иттрия на жаростойкость железа и хромистых сталей с содержанием хрома 5 13 25 вес, %. В качестве критерия эффективности легиро- [c.84]

Повышение жаростойкости н снижение поглощения азота хромом можно достигнуть также II легированием хрома окисью иттрия. Кермет, представляющий собой хром, легированный 5. об. % Y2O3 и изготовленный обычными методами порошковой металлургии, был испытан в потоке (200 см /мин) воздуха при температурах 1150— 1370° С. При температурах испытания 1150— 1250°С кинетические кривые отклонялись (через 200 мин после начала испытания) от параболической зависимости, характерной для чистого хрома (рис. 22). При более высокой температуре, 1370° С, экспериментальные данные хорошо укладывались на параболическую кривую. Образования нитрида хрома в структуре кермета не обнаружено. Авторы работы [122] считают, что повышение жаростойкости хрома происходит в результате образования подслоя из окисла Y rOs под окисью хрома благодаря взаимодействию наружной окисной пленки, состоящей из СггОз, с окисью Y2O3, находящейся в матрице. [c.88]

Как показывают имеющиеся в настоящее время данные, благотворное влияние иттрия на жаростойкость обнаружено пока только для хромистых сталей. Причем, чем выше содержание хрома в стали, тем более эффективно иттрий повышает ее жаростойкость. При содержании хрома в стали менее 13% добавка иттрия, наоборот, снижает жаростойкость. Характерным является также то, что максимальное повышение жаростойкости достигается при относительно малых концентрациях иттрия 0,1—0,5%. Достижение максимального эффекта при малых концентрациях несомненно связано с низким пределом растворимости ттрия в металлах и сплавах. [c.90]

Влияние иттрия на жаростойкость хромистых сплавов определяется составом окалииы. В табл. 36 приведен состав окалины, образующейся на хромистых сталях, по данным рентгеноструктурного анализа. [c.92]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология