Некоторых композиций

Все топлива и смазочные материалы, за исключением некоторых компонентов консистентных и сухих смазок, являются органическими соединениями или смесями органических соединений различной сложности. Поэтому различные механизмы рассеяния энергии излучения, включающие выброс протонов, ионизацию и возбуждение, в конечном счете приводят к химической деструкции облучаемого материала и к образованию новых химических структур.

Добавка олова повышает стойкость латуни к морской воде, добавка марганца — к воде и пару, алюминий способствует улучшению защитных свойств при воздействии горячей воды и пара. Добавки мышьяка и сурьмы снижают склонность латуни к избирательной коррозии, т. е. к преимущественному растворению цинка из твердого раствора. Коррозионные трещины в однофазных и двухфазных латунях образуются при одновременном воздействии механических напряжений и некоторых компонентов внешней среды.

Следует иметь в виду, что в зависимости от технологического режима коксования и состава шихты, которая меняется в зависимости от месторождения используемых углей (табл. 4), меняются процентные соотношения некоторых компонентов коксового газа, в основном H3S, HCN, NH3, а следовательно, и свойства газа в отношении его коррозионного воздействия на металл. H2S, HCN способны вызывать опасный вид коррозионного разрушения — коррозионное растрескивание. Оно вызывается одновременным воздействием коррозионной среды и растягивающих напряжений, причем среда может быть и не агрессивна в обычном понимании слова «коррозия». Такие разрушения наблюдались в эксплуатационных условиях коксохимического производства на лопатках нагнетателя 0-1200-21, изготовленных из стали марки ЗОХГСА (рис. 8). Трещины и обрывы наблюдались в зоне полок лопаток, примыкающих к основному диску. Ниже приведены исследования, проведенные в лабораторных и производственных условиях, которые подтвердили, что наблюдаемые разрушения могут быть отнесены к коррозионному растрескиванию. Для надежной работы нагнетателей потребовалась замена лопаточного материала.

Львиную долю стекловолокна изготавливают из дешевого Е-стекла следующего химического состава, % (по массе): 52—56 SiO2, 12—16 А12О3, 16—25 СаО, 0—6 MgO, 8—13 В2О3 и небольшие добавки некоторых компонентов. В Канаде выпускается стекло, не содержащее В2О3. Разработано Е-стекло в первую очередь для слоистых пластиков, используемых в качестве электроизоляционных материалов: низкое содержание щелочных металлов обеспечивает высокое электросопротивление.

Керамическими называются неорганические материалы со сложной гетерогенной структурой, включающей кристаллическую и стекловидную фазы. Кристаллы в керамиках отличаются от металлических кристаллов наличием других типов физических связей — ковалентных или ионных. В ковалентных кристаллах существует высокое, по сравнению с металлическими кристаллами, сопротивление скольжению дислокаций, в ионных же кристаллах эти скольжения возможны лишь по ограниченному числу кристаллографических плоскостей. В силу этих причин, а также из-за сопротивления стекловидной фазы и наличия микродефектов керамики являются, как правило, хрупкими или, во всяком случае, малопластичными материалами [44, 74, 90, 104]. Существует и более узкое понятие о керамических материалах как о таких, которые сначала формуются в виде пластической или порошкообразной массы, а затем проходят обжиг или спекание при высокой температуре. Последняя приближается к температуре плавления некоторых компонентов гетерогенной системы. Технологический процесс спекания может предусматривать кроме высокой температуры еще и высокое давление.

Интенсивность изнашивания с повышением температуры до 600 °С во всех случаях возрастает. В работах [9, 11, 19, 23, 47] показано, что с повышением температуры механизм изнашивания обуславливается сначала процессами деструкции связующего ФПМ, а затем процессами выгорания связующего и некоторых компонентов, плавлением отдельных составляющих (например, металлических добавок).

Свинец. По сравнению с хромоникелевыми хромистые (но не высокохромистые) стали для работы в среде свинца более пригодны. Циркулирующий в какой-либо системе свинец способствует интенсивному переносу некоторых компонентов конструкционных материалов, если в системе имеется перепад температур

Многие полагали, что повышенный унос с паром некоторых компонентов котловой воды обусловлен их концентрированием в поверхностном слое жидкости. Привлекались и другие механизмы для объяснения этого явления. Определенность была достигнута после проведения специальных экспериментов на опытном прямоточном одновитковом котле, проводившихся Ф. Г. Прохоровым, Ю. О. Нови и

В результате химических промывок и консервации теплосилового оборудования получаются отработавшие растворы довольно разнообразного состава. В зависимости от технологии и назначения промывки эти растворы содержат минеральные (обычно соляную или серную, реже плавиковую) или органические кислоты. Для промывок применяются лимонная, фталевая, ЭДТА или ее двунатриевая соль — три-лон, смесь низкомолекулярных жирных кислот (муравьиная, уксусная, масляная и т. д.) и др. Для ускорения растворения некоторых компонентов накипи, например металлической меди, в промывочные растворы вводят тиомочевину, окислители. В консервационных растворах присутствует аммиак, гидразин, иногда нитриты, т. е. NaNO2. С целью ослабить коррозионное действие кислотных растворов на металл применяют различные замедлители коррозии, так называемые ингибиторы — каптакс, катапин, уротропин, формалин и др.

Анализ проб жидкости и отложений на фильтрах [8] показал, что в жидкости обычно присутствуют в том или ином количестве частицы металла, пластмассы, резины, волокон, окалины, атмосферной пыли, притирочных паст и т. п.; органическая часть отложений не превышает 20 — 25%. Твердость некоторых компонентов загрязнений значительно превосходит твердость материалов, применяемых для изготовления деталей гидроаппаратуры. Твердые частицы загрязнений, двигаясь вместе с жидкостью и попадая в зазоры между рабочими поверхностями скользящих пар агрегатов, могут вызвать увеличение трения, а в некоторых случаях и заклинивание подвижных элементов. Опыт эксплуатации и исследования показал, что усилия, потребные, например, для перемещения плунжеров золотниковых распределителей жидкости, измеряемые десятками граммов, могут возрасти в сотни раз и достигнуть значений нескольких десятков килограммов. Подобное возрастание усилия может привести к нарушению нормальной работы гидросистемы и даже выходу из строя отдельных участков. Это особенно

Такими частными критериями могут быть, например, производительность ТОУ при определенных требованиях к качеству продукции и условиям эксплуатации оборудования; технико-экономическая эффективность (КПД) ТОУ; расход некоторых компонентов (присадок, катализаторов) в технологическом процессе; время протекания технологического процесса от исходного до заданного состояния и др. В соответствии с особенностями частного критерия управления ставится задача его максимизации или минимизации.

Рис. 1.2. Зависимость коэффициента трения (а) и интенсивности изнашивания (П) некоторых композиций от температуры при трении по стали 45 без смазки (Р = 3 МПа, V = 1 м/с)

Триботехнические характеристики материалов существенно зависят от температуры окружающей среды. На рис. 1.2 приведены температурные зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания некоторых композиций при трении по стальному закаленному контртелу из стали 45 без смазки при давлении 3 МПа и скорости скольжения 1 м/с.

В работе [51] исследована длительная прочность некоторых композиций сплавов на основе никеля при 1093 и 1204 °С. Типичные кривые длительной прочности при растяжении в атмосфере гелия представлены на рис. 15. В работе [44] исследовано разрушение при ползучести других сплавов на основе никеля (Нимокаст 713G) при 1000 и 1100 °С, результаты также приведены на рис. 15.

Прочностные характеристики образцов из некоторых композиций оказались удовлетворительными для многих приложений, включая основания дорог. Кроме того, на-

Титановые сплавы обладают максимальной удельной прочностью по сравнению со сплавами на основе других металлов, достигающей 30 км и более. В связи с этим трудно подобрать армирующий материал, который позволил был создать на основе титанового сплава высокоэффективный композиционный материал. Разработка композиционных материалов на основе титановыг сплавов осложняется также довольно высокими технологическими температурами, необходимыми для изготовления этих материалов, приводящими к активному взаимодействию матрицы и упрочни-теля и разупрочнению последнего. Тем не менее работы по созданию композиционных материалов с титановой матрицей проводятся, и главным образом в направлении повышения модуля упругости, а также прочности при высоких температурах титановых сплавов. В качестве упрочнителей применяются металлические проволоки из бериллия и молибдена. Опробуются также волокна из тугоплавких соединений, такие, как окись алюминия и карбид кремния. Механические свойства некоторых композиций с титановой матрицей приведены в табл. 58. Предел прочности и модуль упругости при повышенных температурах композиций с молибденовой проволокой показаны в табл. 59.

Предполагается использование композиционных материалов на никелевой основе для длительной работы при температурах выше 1000° С. Однако разработка таких материалов затруднена из-за отсутствия упрочнителей, которые могли бы без потери прочности длительно работать в контакте с никелевой матрицей. Из металлических упрочнителей с точки зрения совместимости с никелевой матрицей лучшей пока остается вольфрамовая проволока, обеспечивающая довольно высокие значения длительной прочности в композиционных материалах на основе никелевых сплавов. Характеристики прочности и длительной прочности некоторых композиций приведены в табл. 18—22 и 61. Из таблиц видно, что введение вольфрамовой проволоки в количестве 40— 70 об. % позволяет получить материал с длительной (100-часовой) прочностью при 1100° С, равной 13—25 кгс/мм2. Основными недостатками этих материалов является высокая плотность и необходимость защиты от окисления при высоких температурах. В этой же таблице приведены свойства композиции никель—углеродное волокно. Композиция привлекательна своей невысокой плотностью. Однако прочность ее невелика, и композиция не может работать длительно при температурах выше 1000° С из-за взаимодействия волокна с матрицей.

Химическая активность противозадирных присадок оценивается путем определения кинетики растворения в масле радиоактивной стали (облученной нейтронами по Fe59) или меди (активированной введением индикаторных количеств Ag110 в расплавленную медь) под действием испытуемых присадок. В табл. 2 для примера приведены результаты радиометрического определения химической активности некоторых композиций противозадирных присадок в сопоставлении с данными испытаний этих присадок на четырехшариковом аппарате по обычной методике.

Из всех элементов, проявляющих окислительную активность, промежуточную между активностью алюминия и никеля, самое сильное благотворное влияние оказывает кремний. Стойкость некоторых сплавов систем Ni—Cr, Fe—Сг и Ni-Al к изотермическому и циклическому окислению можно улучшить с помощью кремния до такой степени, что она сравняется со стойкостью сплавов, формирующих исключительно окалину Сг2О3 или А12О3 [40, 81,84]. Источник столь благотворного влияния заключается в том, что в присутствии кремния образуются подокалинные слои SiO2 и предотвращено образование оксидов Ni(Fe). От добавок кремния в количестве 0,5—1,3 % (по массе) очень сильно выигрывает сплав В — 1900, его стойкость к циклическому окислению повышается до уровня стойкости собственного алюминидного покрытия [85]. У сплавов MAR-M200 и IN-713 аналогичные добавки также улучшали противоокислительную стойкость, правда, не в такой большой мере, как у сплава В-1900 [86]. Эти преимущества, к сожалению, не удалось реализовать на практике, так как добавки кремния приводили к сильному ухудшению механических свойств даже при содержании кремния 0,5 % (по массе). Кремний находит все большее применение в составе покрытий на основе систем NiCr или NiCrAl [87]. Фактически защитная роль высококремнистых покрытий базируется на формировании окалины SiO2, которая у некоторых композиций системы Ni—Cr—Si [88] способна расти столь же медленно, как и пленки А12О3. Уменьшенные добавки кремния к общеупотребительным покрытиям системы Ni—Cr—Al, получаемым физическим осаждением из паровой фазы, тоже используют, главным образом для того, чтобы стабилизировать окалину А12О3 на более длительное время.

продуктами реакции (водой, остаточным растворителем). Можно получать композиции для формования из СКП изделий простой формы под давлением 690 кПа. Для химически загущенных композиций требуются более высокие давления (3,45 ... 10 МПа). Чем выше вязкость загущенных композиций, тем лучше качество изделий, но, как правило, тем большее давление формования необходимо. Для облегчения укладки ЛФМ в пресс желательно, чтобы они не были липкими. Отсутствие липкости у некоторых композиций достигается при вязкости 2... 12 кПа-с, но у большинства — лишь при т) > 30 кПа-с. На рис. 15.6 приведена типичная кривая зависимости давления формования от вязкости.

В то время как существующие смесители имеют так называемые сигмоидальные лопасти, представляющие собой разновидность зигзагообразных лопастей, мешалки с лопастями в виде линейчатой спирали со значительным зазором (6,4 ... 9,5 мм) между лопастями и желобом дают компромиссное решение двух задач — тщательного перемешивания и минимального разрушения волокон. Лопасти должны вращаться с невысокими, но разными угловыми скоростями, причем максимальная частота вращения одной из них не должна превышать 30 ... 40 мин"1. Желоб мешалки должен быть снабжен рубашкой для регулирования температуры подачей горячей воды, что очень важно для некоторых композиций, смешиваемых при высоких температурах. Применяются и другие типы мешалок. Особенно эффективным представляется упрочненный вариант с двумя планетарными лопастями. Его преимуществами являются легкость очистки и меньшее разрушение армирующего волокна. Смесители этого типа имеют многоскоростной привод, что позволяет применять их как на первой стадии перемешивания (с высокой скоростью), так и для смешения тяжелых наполнителей и армирующих материалов (с низкими скоростями).

Шликерное литье с последующим спеканием и горячим прессованием, применяемое для некоторых композиций с тугоплавкими сплавами, изучается в Исследовательском центре Lewis'a. Используемый в этом случае процесс схематически показан на рис. 14. Этим методом были изготовлены цилиндрические образцы композиционного материала с содержанием волокон выше 75 об. %. Для улучшения контроля взаимодействия волокна с матрицей процесс проводился в две стадии. Предварительное спекание (815° С) в токе водорода обеспечивало снижение концентрации примесей на поверхности порошка. В связи с этим при последующем изостатическом прессовании (815° С) уменьшалась открытая пористость заготовки перед ее обработкой при высокой температуре. Варьирование состава матрицы, размера волокон и параметров технологии позволило успешно осуществить контроль взаимодействия матрицы с волокном при получении мате-