Твердые сплавы

Раздел: Учебники

Наряду с горячепрессованными изделиями из чистых TiC, ZrC и HfC в качестве высокотемпературных материалов опробовали также и карбиды других металлов. Так, Вильяме описывает получение и свойства горя- чепрессованных изделий из чистого WC. Чиотти  изготовлял фасонные изделия из ТаС, NbC и UC. Помимо недостаточной устойчивости этих карбидов в окислительной атмосфере, Чиотти отмечает также их относитель

но ную хрупкость в случае отсутствия связки. Речь может идти только об отдельных случаях их использования в качестве материалов для тиглей и для конструкционных деталей в высокотемпературных печах с пеокнслнтель- ной атмосферой. Ракетные сопла из чистого ТаС, так же как из HfC, непригодны для использования; в то же время защитные пленки из этих карбидов на поверхности вольфрама или сплавов вольфрам — тантал между соплом и графитовым теплопоглотителем являются весьма перспективными.

Зейт и Шмекен  изучали композиционные материалы из М02С и А1203. Физико-механические характеристики спеченных при 1900° С прессованных прутков и порошковых прессовок изменялись в строгом соответствии с изменением состава. Так, например, плотность изделия с 80% Мо2С и 20% А1203 составляла 7,1 г/см3, относительный предел прочности при изгибе 4 кГ/мм2, теплопроводность 0,115 кал/(см- сек) и электропроводность 4-Ю4 ом-см" . Последние две величины больше этих же величии чистого Мо2С. Это позволяет предположить о химическом взаимодействии и возникновении металлической фазы между молибденом и алюминием.

Гамьян и Лидман обнаружили, что во время горячего прессования смеси карбид циркония — ниобий (12% Nb) ниобий вступает во взаимодействие с карбидом циркония, в результате чего образуются карбид ниобия и цирконий. Карбид ниобия образует с остаточным карбидом циркония твердые растворы. При плотности, равной 6,22 г/см3, предел прочности при изгибе не превышает 41 кГ/мм2.

Согласно Гамьяну и Лидману, свойства горяче- прессованного карбида хрома сильно зависят от размера зерен кристаллитов, а также от температуры и длительности спекания. Образцы, подвергавшиеся горячему прессованию в течение 45 мин при 1540° С, имели плотность 6,66 г/см3, твердость HRA92 и предел прочности при изгибе 350 кГ/мм2. При более высоких температурах и большей длительности спекания вследствие укрупнения зерен получали материалы худшего качества.

Твердые сплавы на основе карбида хрома с никелевой связкой рекомендуется применять для коррозионно- стойких и окалиностойких деталей, работающих на износ

Тугоплавкие карбиды и другие твердые материалы в качестве защитных покрытий

Компактные изделия из карбидов можно заменять карбидными покрытиями, нанесенными на основной металл.

Основываясь на работах Ван Аркеля и в особенности Моерса, Кэмпбелл и другие исследователи  изучали процесс нанесения карбидных покрытий путем осаждения из газовой фазы.

Процесс этот основан на том, что над материалом- носителем, нагретым при высокой температуре, заставляют реагировать газовую смесь из галоидного соединения металла, окиси углерода или какого-либо углеводорода и водорода. Отдельные особенности процесса уже описывались ранее '. Карбидные покрытия можно получить также путем нанесения слоя металла с последующей его карбидизацией.

Нанесение высокотемпературных, коррозионностой- ких и окалиностойких защитных покрытий на такие детали, как турбинные лопатки, позволяет применять материалы, которые хотя и обладают при высоких температурах требуемыми механическими характеристиками, но имеют низкие коррозионные свойства. Это означает, что чистые карбидные защитные пленки на карбидных или графитовых изделиях, а также на металлических носителях, например из молибдена, вольфрама или сплавов W—Та, являются перспективными в неокислительных условиях.

Кэмпбелл описывает также процесс осаждения из газовой фазы нитридов, боридов, силицидов и окислов (см. раздел «Силициды»), Поскольку некоторые тугоплавкие» бориды и силициды, в особенности дисилицид молибдена, значительно более жаростойки (устойчивы к окислению при высоких температурах), чем карбиды, применение этих твердых материалов при высоких температурах значительно перспективнее применения чистых карбидов.