Перебіг фазових перетворень в тонкоплівковій системі Al/Ni при відпалі у вакуумі

 

Вступ

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

2. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1. Об'єкт дослідження

2.2. Отримання зразків методом термічного випаровування

2.3. Будова та принцип дії електронографа

3. РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОНОГРАМ

Висновки

Список використаних джерел

 

 

Однією з найважливіших характеристик речовини є її період кристалічної гратки. По періоду гратки речовини можна судити про утворення, концентрації и тип твердого розчину, про наявність залишкових напружень, визначати коефіцієнти термічного розширення та вирішувати інші металознавчі задачі.

Явище дифракції електронів дозволяє досліджувати параметри атомно-кристалічного стану речовини та визначати її фазовий склад. Будучи електрично зарядженими частками і маючи хвилеві властивості, електрони взаємодіють з електричним потенціалом атомів (іонів) речовини приблизно в мільйон разів сильніше, ніж рентгенівські промені. Тому зразками для спостереження дифракції електронів у режимі «на проходження» зазвичай є тонкі плівки металів, сплавів або хімічних сполук, товщина яких не перевищує 1000 Å, тому що за більших товщин чітка картина дифракції електронів не спостерігається.

В даній роботі проведено якісний фазовий аналіз електронограм системи Al/Ni. Проведено розшифровування знятої електронограми з подальшою обробкою результатів.

Метою даної роботи є визначення перебігу фазових перетворень в системі Al/Ni.

 

 

За останні 30 років температура газу в газотурбінних двигунах збільшилася на 500 ° С. Близько 70% цього приросту досягнуто завдяки вдосконаленню повітряного охолодження турбінних лопаток і застосуванню теплозахисних керамічних покриттів, а 30% є результатом покращення службових властивостей жароміцних нікелевих сплавів (ЖНС) за рахунок створення нових сплавів, розробки прогресивних методів їх виплавки, а також отримання лопаток з монокристалічною структурою.

Було проведено аналіз розвитку ЖНС для лиття лопаток з спрямованої і монокристалічної структури з урахуванням особливостей їх легування і фазового складу. Зокрема, показано, що звичайний спосіб підвищення механічних властивостей сплавів оптимізацією традиційного легуючого комплексу, який включає в себе: W, Ta, Mo, Cr, Co, Hf, Al, Ti та ін., в даний момент повністю вичерпаний. Тому сучасна тенденція розвитку ЖНС полягає в використанні дефіцитних елементів VII і VIII груп Періодичної системи, таких як: Re, Pt, Ru, Ir. Легування цими елементами істотно підвищує жароміцні і інші службові властивості ЖНС, але при цьому зростає щільність сплавів, збільшується ймовірність виділення шкідливих топологічно-щільнопакованих фаз і значно збільшує вартість сплавів. З урахуванням останньої обставини промислове освоєння ЖНС буде визначатися в першу чергу економічною доцільністю[1].

Coплові і робочі лопатки сучасних газотурбінних двигунів (ГТД) виготовляють з складно легованих жароміцних нікелевих суперсплавів, що являють собою тверді розчини на основі нікелю з ГЦК-структурою, зміцнені вторинними виділеннями Ɣ-фази, що є твердим розчином на основі інтерметаліда NiзAl з упорядкованою кристалічною ГЦК- структурою (L12). Висока жароміцність як закордонних, так і вітчизняних суперсплавів типу ЖС (ЖС6, ЖC26, більш B ЖC32 та ін.) визначається великим обсягом частки (до 40-60 об. %) і високою дисперсністю вторинних виділень Ɣ -фази NiзAl, що утворюються при старінні пересиченого твердого розчину на основі нікеля і маючих кубічну форму, період кристалічної решітки яких порівняно з Ni-матрицею відрізняється на 0, 3 – 0, 5%. Максимум робочих температур цих сплавів (1050-1100 ° С) визначається їх знеміцненням при зазначених температурах насамперед через зменшення об'ємної частки вторинних виділень Ɣ-фази NiзAl.

Одним з перспективних направлень робіт з задачею підвищення робочих температур «гарячих» деталей ГТД, і передусім лопаток, є розробка конструкційних жароміцних сплавів на основі Ɣ-фази NiзAl серії ВКHA (типу. ВКHA-4У, ВKHA-1В та ін.). Сплави мають більш високу температуру плавлення, являють більш високу температуру плавлення, і являються більш легкими і здатними працювати в окислюючи середовищах без покриттів завдяки більш високому вмісту в них алюмінію в порівнянні з традиційними нікелевими суперсплавами. За основними характеристикам механічних властивостей нові інтерметаллідні ливарні, (і здатні до деформації) сплави задовольняють вимоги, що пред'являються в промисловості до сплавів для лиття таких деталей ГТД, як соплoві лопатки, створки регульованого сопла і елементи камер згоряння палива, а також робочі лопатки ряда ГТД[2].

 

 

 

Для якісного фазового аналізу системи Al/Ni було виготовлено зразок у вигляді тонкошарового покриття з товщиною не більше 100 нм.

Досліджуваний зразок виготовлено методом резистивного випаровування Al/Ni у вакуумі з подальшою конденсацією на кристалах NaCl. При використанні NaCl у якості підкладки плівка достатньо легко видаляється з його поверхні розчиненням остатнього у воді (рис. 2. 1).

 

 

Вакуумне випаровування та осадження було проведено у вакуумній камері установки ВУП-5 (рис. 2. 2) у вакуумі приблизно 10-3 – 10-4 Па.

Для отримання вакуумноосадженої плівки Al/Ni застосовується метод вакуумного випаровування об’єктів за рахунок пропускання через них електричного струму.

 

 

Товщина напиленого шару оцінюється за допомогою поверхні «свідка» (рис. 2. 3) [4].