Mekkaniżmi ta 'falliment ta' ossidazzjoni ta 'C103 'il fuq minn 1200 grad

Liga Nb-Hf C103huwa użat ħafna f'-temperatura għolja aerospazjali u komponenti tas-sistema termali minħabba r-reżistenza eċċellenti tagħha għat-tkaxkir u ż-żamma tas-saħħa. Madankollu, meta topera 'l fuq minn 1200 grad, l-ossidazzjoni ssir is-sewwieq tal-falliment dominanti aktar milli degradazzjoni mekkanika. Il-fehim tal-mekkaniżmi ta 'falliment ta' ossidazzjoni ta 'C103 huwa essenzjali għall-għażla tal-materjal, il-protezzjoni tal-wiċċ, u l-evalwazzjoni tal-ħajja tas-servizz.

C103 hija liga refrattorja b'matriċi tan-nijobju, li hija intrinsikament reattiva bl-ossiġnu f'temperaturi elevati.

Taħt ~ 1000 grad, l-ossidazzjoni timxi bil-mod u tista 'tifforma saffi ta' ossidu mhux kontinwi. Ladarba t-temperatura taqbeż l-1200 grad, il-kinetika tal-ossidazzjoni taċċellera drastikament minħabba:

• Żieda fir-rata ta 'diffużjoni ta' l-ossiġnu fil-matriċi Nb
• Instabilità ta 'ossidi tal-wiċċ taħt stress termali
• Tkissir ta' kwalunkwe saffi passivi ffurmati b'mod naturali

F'dan l-istadju, in-nuqqas ta 'ossidazzjoni m'għadux lineari iżda esponenzjali mat-temperatura u l-ħin ta' espożizzjoni.

Il-prodotti ta 'ossidazzjoni primarja ta' C103 huma ossidi tan-nijobju, prinċipalment Nb₂O₅. Dawn l-ossidi juru diversi karatteristiċi mhux favorevoli f'temperatura għolja:

• Rata ta 'tkabbir għolja b'aderenza fqira
• Espansjoni ta 'volum kbir, li tiġġenera tensjonijiet interni
• Integrità mekkanika baxxa, suxxettibbli għal qsim u spallation

Hekk kif is-saffi tal-ossidu jitqassmu jew jitqaxxru, il-wiċċ tal-metall frisk jiġi espost kontinwament, li jwassal għal ċiklu ta' ossidazzjoni li jaċċellera waħdu-. Dan il-mekkaniżmu huwa kontributur ewlieni għal ossidazzjoni-telf ta' materjal indott f'C103 'il fuq minn 1200 grad .

Lil hinn mid-degradazzjoni tal-wiċċ, l-ossiġnu jippenetra fis-sottostrat tal-liga permezz tal-konfini u d-difetti tal-qamħ. Dan jirriżulta fi:

• Formazzjoni ta' saff fraġli-arrikkit bl-ossiġnu taħt il-wiċċ
• Tnaqqis sinifikanti fid-duttilità
• Suxxettibilità akbar għal xokk termali u qsim mekkaniku

Anke jekk l-ossidi tal-wiċċ jitneħħew, l-infraġilità ta' taħt il-wiċċ tibqa' irriversibbli, u ħafna drabi tiddefinixxi t-tmiem reali-tal--ħajja tal-komponenti C103 f'ambjenti ossidanti.

L-afnju f'C103 jikkontribwixxi b'mod pożittiv billi jtejjeb is-saħħa ta'-temperatura għolja u r-reżistenza għat-tkaxkir. Madankollu, l-effett tiegħu fuq l-ossidazzjoni huwa limitat mingħajr miżuri protettivi:

• L-ossidi Hf jistgħu jtejbu lokalment l-adeżjoni tal-ossidu
• Ir-reżistenza għall-ossidazzjoni ġenerali għadha rregolata mill-matriċi Nb
• L-afnju ma jifformax skala ta' ossidu protettiva kontinwa

Għalhekk, il-kompożizzjoni tal-liga waħedha ma tistax tipprevjeni nuqqas ta 'ossidazzjoni f'temperaturi li jaqbżu l-1200 grad.

F'sistemi reali ta'-temperatura għolja, in-nuqqas ta' ossidazzjoni ta' C103 komunement jimmanifesta bħala:

• Telf progressiv tal-ħxuna minħabba spallation tal-ossidu
• Xquq tal-wiċċ li jwassal għal konċentrazzjoni ta 'stress strutturali
• Ksur f'daqqa wara ċikliżmu termali
• Telf ta' stabbiltà dimensjonali f'komponenti ta'-ħajt irqiq

Dawn il-fallimenti ħafna drabi jseħħu qabel ma jintlaħqu l-limiti tal-creep jew tat-tidwib, u jagħmlu l-ossidazzjoni l-fattur li jillimita primarju.

Għal applikazzjonijiet li jinvolvu C103 'il fuq minn 1200 grad f'ambjenti li fihom l-arja jew l-ossiġnu-, l-ossidazzjoni trid tiġi indirizzata fil-livell tas-sistema:

• Użu ta’ kisjiet protettivi (siliċidu, aluminur, jew sistemi taċ-ċeramika)
• Operazzjoni fil-vakwu jew atmosferi inerti
• Konċessjonijiet tad-disinn għal ossidazzjoni-telf ta' materjal relatat
• Kontroll strett tal-ħin ta 'espożizzjoni fl-ogħla temperatura

Mingħajr dawn il-miżuri, C103 mhux protett għandu jitqies mhux adattat għal servizz fit-tul 'il fuq minn 1200 grad.

Il-mekkaniżmi ta 'falliment ta' ossidazzjoni ta 'C103 'il fuq minn 1200 grad huma ddominati minn tkabbir rapidu ta' ossidu, spallation ta 'ossidu, u fraġilità indotta mill-ossiġnu-aktar milli tagħbija żejda mekkanika. Filwaqt li C103 jibqa 'liga refrattarja ta'-prestazzjoni għolja, ir-reżistenza għall-ossidazzjoni intrinsika tagħha hija limitata, u b'hekk il-kontroll ambjentali u l-protezzjoni tal-wiċċ huma kritiċi għal operazzjoni affidabbli ta' temperatura għolja-.