Диспесноупрочненные покрытия
Коррозия дисперсноупрочненных материалов на воздухе определяется степенным законом, близким к параболическому, что указывает на зависимость процесса окисления от диффузии реагентов через окалину. Частичное растрескивание или испарение образующейся окалины приводит к отклонению процесса от параболического закона в сторону уменьшения самоторможения процесса коррозии во времени, а образование микрополостей на границе раздела материал-окалина- в сторону увеличения самоторможения процесса окисления.
Дисперсные частицы (ДЧ),упрочняющие оксиды, влияют на жаростойкость упрочняемых металлов, находясь в исходном или растворенном виде в окалине, образующейся на композиции при ее окислении. В некоторых случаях ДЧ присутствуют в окалине или на границе материал-окалина в виде самостоятельных фаз.
При высокой концентрации упрочняющих оксидов степень дефектности окалины изменяется под действием растворенных в ней катионов упрочняющих оксидов.
Физико-химические и механические свойства композиционных материалов зависит от вида контакта металлической матрицы с дисперсной фазой (ДФ).Контакт определяется механическими и Ван-дер-Ваальсовыми силами, химическим взаимодействием,физико-химическими процессами на поверхности раздела фаз и изменением исходного состояния поверхности компонентов.
Для нанесения композиционного покрытия (КП) выбирают готовую упрочняющую фазу, а матрицу и ее структуру формируют электросаждением из ванны в присутствии дисперсной фазы,изменяя условия электролиза, либо ДФ и матрицу формируют одновременно из электролита,содержащего растворимые соли металлов.Основываясь на теории образования связей, можно допустить, что при формировании КП протекают две последовательные стадии:физический контакт упрочняющей фазы и матрицы; объемное развитие процесса упрочнения под действием упругих сил в растущих кристаллах матрицы. При эксплуатации в условиях химического взаимодействия тугоплавких компонентов и происходят структурные превращения основных соединений,способствующих сохранению или повышению прочностных характеристик.
Процесс взаимодействия компонентов в зоне контакта можно интенсифицировать введением высокореакционных соединений, у которых связь между атомами разрывается при относительно низких температурах.Высокореакционные соединения должны обладать большей легкоплавкостью по сравнению с матрицей и ДФ,хорошей смачиваемостью,способностью образовывать прочную химическую связь с матрицей и ДФ,малой летучестью,хорошей активирующей способностью.
Коррозионная стойкость металлов с дисперсноупрочненными
покрытиями в окислительных средах
При разработке высокотемпературных защитных покрытий необходимо прежде всего подобрать основной материал и покрытия с близкими значениями температурного коэффициента линейного расширения или в условиях высоких температур, особенно при циклических температурных режимах эксплуатации изделий с покрытиями,неправильный подбор покрытий приводит к растрескиванию и отслаиванию их от основного материала.
Для высоких температур в результате взаимной диффузии компонентов на границе покрытие-основа образуются различные соединения,ухудшающие свойства покрытий и основы.
Известно, что многие химические элементы способны образовывать гетероцепные полимеры.К этим элементам можно отнести бор, фосфор,алюминий,кремний.Вторым элементом в гетероцепи часто является кислород,азот и др.Энергия связи с гетероцепных полимерах достигает больших значений, поэтому они являются прочными твердыми веществами с высокой температурой плавления. В связи с этим представляет научный интереc совместное введение в покрытие частиц оксидов бора и фосфора.
Физические процессы в дисперсноупрочненном покрытии и основе
Разработка дисперсноупрочненных систем включает: выбор упрочняющей фазы и ее объемной доли, выбор способа введения упрочняющей фазы в матрицу,получение компактных заготовок в форме, пригодной для последующей обработки, разработку рациональных режимов термической обработки и деформации.
Упрочняющую фазу выбирают с учетом ее термодинамических свойств, диффузионной подвижности компонентов упрочняющей фазы в матрице и других параметров с учетом условий эксплуатации материала.
Основной из критериев выбора ДФ - стабильность ее в металлических матрицах, которую оценивают термодинамическими расчетами с учетом свободной энергии образования соединений и экспериментов.
В дисперсноупрочненных покрытиях или материалах вследствие значи-тельной площади границ зерен и искажений решетки велик запас поверхностной свободной энергии,поэтому такие покрытия неустойчивы в термодинамическом отношении. Если такой материал нагревать длительное время при высокой температуре ,то в нем происходит рекристаллизация, приводящая к изменению эксплуатационных свойств.