Әр түрлі температурада алынған CR-sio2-c кремний диоксидінің электрондық металографиясын зерттеу

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 36 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Семейханов С. С.

«Әр түрлі температурада алынған Сr-SiO ₂ -C кремний диоксидінің электрондық металографиясын зерттеу»

тақырыбы бойынша

Дипломдық жұмыс

Мамандық 5В071000 - «Материалтану және жаңа материалдар технологиясы»

Алматы 2015 ж.

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Физика - техникалық факультеті

Қатты дене және бейсызық физика кафедрасы

Кафедра меңгерушісінің

рұқсатымен қорғауға жіберілді

ф. -м. ғ. д., профессор

О. Ю. Приходько

Дипломдық жұмыс

«ӘР ТҮРЛІ ТЕМПЕРАТУРАДА АЛЫНҒАН CR-SIO ₂ -C КРЕМНИЙ ДИОКСИДІНІҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ МЕТАЛОГРАФИЯСЫН ЗЕРТТЕУ» тақырыбы бойынша

Мамандығы: 5B071000 - «Материалтану және жаңа материалдар технологиясы»

Орындаған:

4 курс студенті Семейханов С. С.

Ғылыми жетекші:

PhD, аға оқытушы. Яр-Мухамедова Г. Ш.

Норма бақылаушы: Сүйіндікова Г. С.

Алматы, 2015 ж.

РЕФЕРАТ

Берілген дипломдық жұмыс 60 бетте жазылған, оның ішінде 50 сурет және 5 кесте бар. Жұмыс кіріспеден, үш бөлімнен, қорытынды және 25 пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Түйінді сөздер: жанғыш элемент, магнетрондық тозаңдату, аморфты көміртегі, каталитикалық қасиет.

Жұмыстың мақсаты: тозаңдату әдісімен алынған платинамен модифицирленген аморфты көміртекті қабаттың каталитикалық қасиеттерін зерттеу.

Зерттеу объектісі: Жанғыш элементтеріндегі аморфты көміртегі - платина қабаттары

Зерттеу жаңалықтары: магнетрондық тозаңдату әдісімен композиттік қабаттың қасиеттері зерттелді.

Зерттеу жұмыстарын жүргізу барысындa: магнетрондық тозаңдату құрылғысы қолданылды.

Зерттеу нәтижелері:

Аморфты көміртек матрицасына дисперсиялаған наномөлшерлік платина негізінде а-C-Pt композитті қабаттардың технологиясы игерілді.
а-C-Pt қабаттардың зерттеулері өткізілді және ауа-сутекті жанғыш элементтері ұяшығындағы олардың каталитикалық белсенділігі мен химиялық құрамды және құрылымдық сипаттамаларды байланыстыратын негізгі заңдылықтар айқындалды.
Магнетрондық тозаңдату әдісімен алынған аморфты көміртек-платина қабықшаларының каталитикалық қасиеттері зерттелінді.

Реферат

Дипломная работа написана из 60 страниц, среди них 50 рисунков и 5 таблиц. Дипломная работа состоит из введений, 3 глав, заключения и из 25 использованных литератур.

Ключевые слова: горючий элемент, магнетронное напыление, аморфный углерод, каталитическое свойство.

Цель работы: определение каталитических свойств аморфного углерода, модифицированного платиной и полученного методом магнетронного напыления.

Новизна исследования: методом магнетронного напыления исследованы свойства композитных слоев.

С исследованием данной работы использовано оборудование магнетронного напыления.

Результаты исследования: в матрице аморфного углерода, освоена технология а-С-Pt композитных слоев на основе дисперсной наноразмерной платины. Исследованы а-С-Pt слои, в ячейках воздуха-водородных горючих элементах исследованы каталитическая активность, химический состав и основные законы, объединяющие структурные характеристики.

Abstract

Diploma thesis written 60 stranits, including 50 figures and 5 tables. Thesis consists of an introduction, three chapters, conclusion and of the 25 references.

Keywords: fuel element, magnetron sputtering, an amorphous carbon, a catalytic property.

Objective: To determine the catalytic properties of amorphous carbon, platinum modified and prepared by magnetron sputtering.

The novelty of the research: by magnetron sputtering investigated the properties of the composite layers.

From the study of this work used magnetron sputtering equipment.

Results: in the matrix of amorphous carbon, and mastered the technology-Pt-C composite layers based on the dispersed nanoscale platinum. Investigated aC-Pt layers in the cells air-hydrogen fuel elements investigated the catalytic activity of the chemical composition and the basic laws of combining structural characteristics.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ

1. 1 Жоғарыберікті болаттың құрамы мен қасиеттері

1. 2 Болаттың механикалық қасиетіне коррозияның әсері

1. 3 Болат өнімдерінің коррозиялық шытынауы

2 ЭЛЕКТРОНДЫҚ ОПТИКА

2. 1 Электрондық зонд диаметрінің электрондық зонд тогына тәуелділігі

2. 1. 1 d _min және i _max есептеуі.

2. 2 Электрондық зонд диаметрінің электрондық зонд тогына тәуелділігі

2. 3 Микроскоп параметрлерін өлшеу

2. 4 Шағылысқан электрондар

2. 4. 1 Атомдық номерден тәуелділік

2. 4. 2 Энергиядан тәуелділік

2. 4. 3 Үлгінің иілу бұрышынан тәуелділік

2. 5 Жүрген жол ұзындығы және шығу тереңдігі

2. 6 Екінші ретті электрондар

2. 6. 1 Анықтау және түзілу

3 ТӘЖІРИБЕЛЕР НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ

Қорытынды

Қолданылған әдебиет тізімі

КІРІСПЕ

Электрондардың жоғарғы қозғалғыштығы, үлкен өлшемді электрлі кернеу жазықтығы ақаумен байланысқан үлкен көлемді тиым салынған аймақ және керемет термомеханикалық сипаттамамен SiC әр түрлі жартылай өткізгішті құрылғыны дайындауда үлкен қызығушылық шартын тудырды. Бірақта жоғарғы потенциалды мүмкіншіліктері бұл материалдық гетероэпитаксиалды қабатының жоқтығынан тоқтатылады. SiC көп жағдайда үш әдіс бойынша қондырады: ваккумды сублимация, молекулалы-сәулендіру эпитаксиясы және газды-фазадан химиялық қондыру. Осы әдістер арқылы алынған SiC қабықшалар жылуөткізгіштер және жұқа-қатты жабуда қолданады, бірақта микроэлектроникада құрылымының нашарлығынан қолданылмайды.

Көлемдік кристалдарының өте төмен сапасынан қондырғы жасауда тікелей қолданылмайды. Сол себепті эпитаксиалды өсіру - жартылайөткізгішті өндіріс үшін SiC алудағы технологиялық маңызды үрдіс болып табылады. Қазіргі таңда жартылайөткізгішті қондырғылар жасау өндірісіндегі ең ірі деген компаниялар қондырғылар сапасына сай кремний карбидінің эпитаксиалды қабыршағын алу мақсатында қарқынды зерттеу жұмыстарын жүргізуде: СРЕЕ (АҚШ) АВВ (Швеция) «Сименс» (Германия), «Хитачи» (Жапония) . Кремний карбидінің гетероэпитаксиалды қабыршағын алудың негізгі әдісі болып: молекулалы-сәулелі эпитаксия (МВЕ), газо-химиялық тұндыру және әртүрлі оның модификациялары (ЕСR-CVD, RF-PECVD) сонымен қатар магнетронды тозандандыру әдісітері қолданылады.

Бітіру жұмысы ғылыми-зерттеушілік бағдарламаның бір бөлігі ретінде мынадай бағыттарға бағытталған: сыртқы өрістің (электрлік, магниттік, температуралық, серпімді деформация өрісі) шамасының және оның симметриясының тұқымдануға әсері мақсатында қондырғылар құру, карбидінің қабыршағының өсу кинетикасы мен морфологиясы, қондырғылық сападағы қабыршақтар өсуінің оңтайлы шараларын анықтау.

Осы жұмысты орындау барысында қойылған талаптар:

Кремний карбидінің гетероэпитаксиалды қабыршағын синтездеудегі мәселелерін талдау және олардың шешу жолдарын қарастыру
Көміртекті магнетрондық тозаңдандыру барысында кремний (100) төсенішінде кремний карбиді қабыршақтарын алу бойынша тәжірибелер жүргізу.
Раман спектроскопиясы, рентгенқұрылымдық дифрактометриясы және сканирлік электронды микроскопия әдістері арқылы үлгілердің құрылымы мен морфологиясын зерттеу.

Өзектілігі және жұмыстың тәжіребиелік маңыздылығы.

Кремний карбидін синтездеуге арналған бірқатар күштер осы материалдың құрамындағы қасиеттердің ерекше комбинациясымен мотивацияланған. Олар өте жоғарғы жылдамқозғалғыштық параметірімен және қуатымен, өте жоғары температуралық диапазонымен, жоғарғы тығыздықтағы элементтермен, жоғарлатылған механикалық беріктілікпен электронды қондырғыларды дискретті де интегралды да түрде жасауға мүмкіндік береді.

Көптеген жүзеге асырылған кремний карбидінің газды-фазалық химиялық кристализациясы процестерінің өтуі жылдам ағу шартымен байқалмауы мінсіз кристалдарды алуға мүмкіндік бермейді.

Егер кері процестің жылдамдығы байқалса біз өсу процесінде ақаулардың өсуін түзетуге қосымша мүмкіндік алар едік, бұл өзекті мәселе, сондықтан осындай жүйенің шешуі табылса кремний карбидінің синездеу технологиясың дамуына үлкен жетістігін тигізеді.

Жұмыстың мақсаты:

Графитті тозаңдандыру процессінде кремний карбидінің бастапқы деңгейде құрылымдануын зерттеу

1 Әдебиеттерге шолу

1. 1 Жоғарыберікті болаттың құрамы мен қасиеттері

Жоғарыберікті конструкциялық болаттар деп 1400 МН/м ² (140 кгс/мм ² ) және одан жоғары беріктілікке термиялық өңделген болаттарды атаймыз.

Болат беріктігінің максималды шамасы негізінен құрамындағы альфа темірдегі көміртегінің көлеміне байланысты. Шынықтыру мен төменгі демалдырудан кейін құрамында көміртегінің әртүрлі мөлшерде болуына байланысты болат:

Көміртегі мөлшері, % 0, 23 0, 25 0, 35 0, 40

σ _B , МН/м ² (кгс/мм ² ) ~1500 ~1600 ~1900 ~2000

(~150) (~160) (~190) (~200)

Құрамында 0, 45% С бар болатты шынықтыру мен төменгі демалдыру арқылы болат беріктілігін ~2200 МН/м ² (~220 кгс/ кгс/мм ² ) дейін жеткізсе болады, бірақ мұндай болаттың пластикалығы және тұтқырлығы төмен болады. Көміртегі мөлшерін көбейткен сайын шыныққан және төмендемалдырылған болат беріктілігі көбеймейді, пластикалық және тұтқырлық қасиеті төмендейді.

Жоғарыберікті конструкциялық болаттардың пластикалығын, тұтқырлығын және шымыртылуын керек мөлшерде алу хроммен, никельмен, кремниймен, марганецпен және тағы басқа элементтермен легирлеу арқылы жүзеге асады. Зиянды қоспалар - күкірт пен фосфор мөлшері минималды болуы керек.

Белгілі бір механикалық комплексі бар жоғарыберікті болаттар алғаш КСРО-да пайда болды. 1949 жылы С. Т. Кишкин басқаруымен құрамында 0, 30% С бар 30ХГСНА маркалы болат алынды. 30ХГСНА болатының ерекшелігі - құрамында хром, марганец және кремний мөлшері 1% және никель мөлшері 1, 6%, осы элементтермен легирлеу арқылы бізге қажетті беріктік, пластикалық және тұтқырлық қасиеттерін алуға болады. Болаттың қажетті пластикалық және тұтқырылығы шынықтыру мен 200-300℃ кезіндегі төменгі демалдыру арқылы болаттың максималды 1600-1800 МН/м ² (160-180 кгс/мм ² ) беріктігін алуға болады. Легирленген болатты изотермиялық шынықтыру арқылы σ _B =1400÷1800 МН/м ² (140-180 кгс/мм ² ) жоғарыберіктікпен қоса жоғары тұтқырылықты алуға мүмкіншілік береді. Изотермиялық шынықтырудың температурасын 300℃-ге дейін көтеру тұтқырылықты 1, 0 МН*м/м ² (10 кгс*м/см ² ) дейін арттырады; содан кейінгі изотермиялық шынықтырудың температурасын арттыру тұтқырылықты күрт төмендетеді. Сол себепті ˃300℃ температурадағы изотермиялық шынықтыру тиімсіз болып табылады. . 1-ші кестеде кеңінен қолданылатын жоғарыберікті болаттардың химиялық құрамы келтірілген:

1 кесте

Жоғарыберікті конструкциялы болаттардың химиялық құрамы, %

Болат маркасы

Болат маркасы:

30ХГСНА

ЭИ643

ВЛ-1

ВКС-1

25Х2ГНТА

0, 27-0, 34

0, 36-0, 43

0, 24-0, 31

0, 41-0, 48

0, 22-0, 29

Si:

0, 9-1, 2

0, 7-1, 0

0, 9-1, 2

0, 2-0, 5

Mn:

1, 0-1, 3

0, 5-0, 8

1, 0-1, 3

0, 75-1, 0

0, 8-1, 2

Cr:

0, 9-1, 2

0, 8-1, 1

1, 5-2, 0

1, 2-1, 7

Ni:

1, 4-1, 8

2, 5-3, 0

2, 0-2, 5

0, 5-0, 8

0, 9-1, 4

Жалғасы

Болат маркасы

Sжәне Р

(артық емес)

Болат маркасы:

30ХГСНА

ЭИ643

ВЛ-1

ВКС-1

25Х2ГНТА

Mo:

0, 4-0, 5

0, 4-0, 6

0, 8-1, 2

0, 9-1, 3

0, 03-0, 08

Ti:

≤0, 1

0, 02-0, 06

Sжәне Р(артық емес):

0, 030

0, 025

0, 030

0, 020

30ХГСНА маркалы болатқа қарағанда ЭИ643 маркалы болаттың құрамында көміртек (0, 36-0, 43%) және никельдің (2, 5-3, 0%) мөлшері артық болады. Сонымен қатар бұл болатқа 0, 8-1, 2% W енгізіледі және дәнді ұсақтаумен тұрақты жүктеме кезінде нәзік бұзылуға сезгіштігін төмендету мақсатында титан енгізіледі. Шынықтыру мен 240-260℃ температурадағы демалдырудан кейін ЭИ643 болатының механикалық қасиеттерінің оптималды қосындысы, пластикалығы жоғары кезіндегі максималды беріктігі мен тұтқырлығы секілді қасиеттерге қол жеткіземіз.

Осы болаттардың жоғары беріктілігі мартенситті құрылымы арқылы алынады. Мартенсит - α-темірдегі көміртегінің аса қанықтырылған қатты ерітіндісі. Болаттың бұл құрылымдық құраушысы критикалық нүктеден асқан қыздыруды тез суыту арқылы жүзеге асады. Бұрынғы аустениттің әрбір дәнінде тетрагональдік құрылымға ие мартенситтің көп мөлшердегі кристаллдары пайда болады.

Көміртегінің мөлшері артқан сайын мартенситтің тұрақты торлары өзгеріп отырады: α көлемі аз мөлшерде кішірейеді, ал c көлемі мен c/α қатынасы үлкейеді. Мартенсит созылған пластиналар формасында болады. Құрамында мартенситті құрылымы бар болаттарда жоғары қаттылық пен деформацияға тұрақтылық қасиеттері байқалады. Бұл қасиеттер термиялық өңдеу кезінде мартенситтің дәндерінің жіңішкеруі мен кристалдарының серпімділік шегінің жоғарылауымен түсіндіріледі.

Суыту жылдамдығы мартенсит түзілуіндегі шешуші фактор болып табылады. . Критикалық нүктеден жоғары қыздырудан кейін перлиттік және аралық аумақтардағы құрылымдық ауысулар азаятын жылдамдық қажет суыту жылдамдығы болаттың құрамындағы көміртек пен легирлеуші элементтердің концентрациясы, сонымен қатар аустенитизация температурасы секілді параметрлерге тәуелді. Жалпы жағдайда көміртек пен легирлеуші элементтердің конценрациясын арттыру, аустенизация температурасын жоғарылату шынықтырудың критикалық температурасын баяулатады. 30ХГСНА, ЭИ643, 25Х2ГНТА болаттарының механикалық қасиеттер комплексін қамтамасыз ету және де мартенситті құрылым алу үшін оларды сұйық орталарда - майларда суытады. Сұйық орталарда шынықтыру кезінде бұл болаттардан жасалған күрделі конфигурация бөлшектері деформацияға ұшырайды. Ауада суыту кезінде мартенситті құрылым алынған жағдайда бөлшектердің деформациясы айтарлықтай төмендеуі немесе тіптен жойылуы мүмкін.

ВЛ-1 және ВКС-1 болаттарынан жасалған бөлшектер үлкен қималарда ауада шынықтырылады. Онымен қатар олардың сұйықтарда деформациясы төмендетіледі және тұрақтандырушы құрылымдар қолдануға мүмкіншілік туады.

2-ші кестеде жоғарыберікті конструкциялық болаттардың термиялық өңдеу режимдеры мен негізгі механикалық көрсеткіштері келтірілген.

2 кесте

Жоғарыберікті болаттардың термиялық өңдеу режимдері мен негізгі механикалық қасиеттері

Болат маркасы

Термиялық өңдеу

Механикалық қасиеттері

σ _B , МН/м ² (кгс/мм ² )

$\delta$ ,

ᴪ, %

Болат маркасы: 30ХГСНА

Термиялық өңдеу:

Маймен 900±10℃ шынықтыру, 200-300℃ кезінде демалдыру

Селитрада 280-330℃-та сол шартпен

Селитрада 270-300℃-та шынықтыру, 200-300℃-та демалдыру

Механикалық қасиеттері:

1600-1850(160-185)

1400-1600(140-160)

1500-1700(150-170)

Болат маркасы: 25Х2ГНТА

Термиялық өңдеу:

Маймен 860±10℃ шынықтыру, 200-230℃ кезінде демалдыру

Селитрада сол шартпен 200-250℃-та шынықтыру, 200-230℃-та демалдыру

Механикалық қасиеттері:

1500-1650(150-165)

Болат маркасы: ЭИ643

Термиялық өңдеу:

900±10℃-та шынықтыру, селитрада 240-260℃-та демалдыру

Маймен 240-260℃-та демалдыру

Механикалық қасиеттері:

1800-2000(180-200)

1900-2150(190-215)

Болат маркасы: ВЛ-1

Термиялық өңдеу: 930±10℃-та ауада шынықтыру, 220-270℃-та демалдыру

Механикалық қасиеттері: 1600-1800(160-180)

Болат маркасы: ВКС-1

Термиялық өңдеу: Сол шартпен

Механикалық қасиеттері: 1900-2100(190-210)

2-ші кестедегі көрсетілген болаттар жоғары төзімділік шегіне ие. Диаметрі 8мм үлгілердің айналуымен қатар жүретін таңбасы ауыспалы иілу кезінде болаттардығ төзімділік шегі мынадай:

Болат . . . ЭИ643 30ХГСНА 25Х2ГНТА

σ _B , МН/м ² (кгс/мм ² ) . . . 2000(200) 1700(170) 1500(150)

σ _-1 , МН/м ² (кгс/мм ² ) . . . 830(83) 730(73) 700(70)

r=0, 75мм жартылай шеңберлі кесілулі үлгіні сынау барысындаσ ^н _-1 ЭИ643 үшін 550 МН/м ² (55 кгс/мм ² ) және 25Х2ГНТА 440 МН/м ² (44 кгс/мм ² ) .

Жоғарыберікті конструкциялық болаттар бір ретті және әсіресе көп ретті жүктеме кезіндегі кернеу концентратына үлкен сезімталдығымен ерешеленеді. Кернеудің қатқыл концетраты бар кезде, мысал үшін, жарғақша, жоғарыберікті болаттар ортаберікті кернеуге шыдайды. Я. Б. Фридман және Б. А. Драздовский мәліметтері бойынша 0, 5-2, 0мм тереңдіктегі жарғақша ~1000 МН/м ² (100 кгс/мм ² ) -ға тең шартты кернеудегі иілу сынағында σ _B =1800 МН/м ² (180 кгс/мм ² ) 30ХГСНА болат үлгісі қирайды, ал σ _B =1300 МН/м ² (130 кгс/мм ² ) -ға тең, жарғақшалары бар дәл сол болат үлгісі ~2000 МН/м ² (180 кгс/мм ² ) -ға тең кернеу кезінде қирауға ұшырайды.

Жоғарыберікті болаттардан жасалған детальдардың қирауына болатын жиі себеп - шаршау. Төзімділіе шегінің беріктілік шегімен тікелей байланысты емес екені белгілі. С. И. Кишкиной өз әріптестерімен шаршау барысында пайда болатын жарғақшаға қарсы тұру, оның даму жылдамдығы мен кернеу концентратына сезімталдығы - қайталанып отыратын жүктеме кездеріндегі материалдардың шынайы констукциялық беріктігін анықтайтын маңызды факторы екендігін көрсеткен. Циклдік жүктеме кездеріндегі Үлгілердің жалпы ұзаққа шыдамдылығы (N _р ) жарғақшаның көрінетін пайда болуына дейінгі циклдер саны(N ₀ ) мен N ₀ яғни N _р =N ₀ +N _тр жарғақшаға шыдайтын үгілердің N _тр циклдер санымен анықталады.

С. И. Кишкиной мәліметтері бойынша жоғарыберікті болаттардан үшін N ₀ $\gg$ N _тр . Сол себепті қирауға дейінгі жалпы циклдер саны 1200 МН/м ² (120 кгс/мм ² ) - ға тең 30ХГСНА болаты үшін N _р =3200, N ₀ =1700, N _тр =1500, ал қирауға дейінгі жалпы циклдер саны 1700 МН/м ² (170 кгс/мм ² ) - ға тең болаты үшін N _р =2200, N ₀ =1600, N _тр =600.

Циклдік жүктемелер кездеріндегі жоғарыберікті болаттардан жасалған үлгілердің ұзаққашыдамдылығы көп жағдайда беттің тазалығына байланысты болады. С. И. Кишкиной мен әріптестерінің мәліметтері бойынша өңдеу тазалығын $\nabla$ 7 ден $\nabla$ 9 ға дейін арттырса жиілігі 8цикл/мин, σ _мах =1360 МН/м ² (136 кгс/мм ² ) пульстік созылу кезіндегі ЭИ643 болат үлгілерінің ұзаққашыдамдылығы 1, 5-2 есе артады; беттің тазалығын $\nabla$ 11ге дейін жақсартса қирауға дейінгі циклдер санының артатындығы байқалады. Авторлардың айтуынша, беттің тазалығының Циклдік жүктемелер кездеріндегі үлгілердің ұзаққашыдамдылығына әсер етуі ең алдымен кернеу концентратына сезімталдығына байланысты (РИСОКтар және т. б. ) . Жоғарыберікті болаттардың ұзаққашыдамдылығына РИСОКтардың зиянды әсерін төмендету ДРОБЬПЕН, шойын немесе КОРУНД құммен үрлеу, роликпен илеу арқылы қол жеткізеді.

Ауадағы жоғарыберікті болаттарды ДРОБЬПЕН, ВИБРОНАКЛЕППЕН НАКЛЕПТЕУ, роликпен илеу, алмаздық тегістеу сияқты беттік нығайтулардан кейінгі байқалып отырған шаршауға қарсы тұру қасиетінің жоғарылауы, С. И. Кишкинойдың айтуы бойынша ең алдымен ВПАДИНА өткірлігінің азаюы мен олардың ретті орналасуының азырақ ОРИЕНТИРЛЕНУІНДЕ. Осы авторлар шектеулі төзімділік аумағына сәйкес, кернеудің қайталануы жоғары деңгейде болғандағы НАКЛЕП әсерінен болатын қалдық кернеулер салыстырмалы түрде тез релаксацияланатынын көрсетті: роликті илеумен НАКЛЕПТЕЛГЕН ЭИ643 болаты үшін σ _мах =1360 МН/м ² (136 кгс/мм ² ) ПУЛЬСТЕЛГЕН созылу кезіндегі қысып отыратын қалдық кернеу көлемі 5000 циклден кейін 65-70%-ға, ал 11000 циклден кейін 85-90%-ға төменде отырады.

АҚШ-та жоғарыберікті болаттардың дамуы 2 жолмен жүрді:

а) термиялық өңдеудің жаңа режимдері қолданылған және құрамы біршама модификацияланған, авиацияда өзін жақсы жағынан көрсеткен болатты қолдану(мысалы, SAE 4340) ;

б) термиялық өңдеуден кейін жоғары беірктілік пен пластикалылық қасиеттерін көрсететін арнайы болаттарды шығару.

3 кесте

АҚШ-та қолданылатын жоғарыберікті конструкциялық болаттардың химиялық құрамы, %

Болат маркасы

Болат маркасы:

4340

Д-6-А

HuTuf

H-11

С:

0, 38-0, 43

0, 42-0, 48

0, 23-0, 28

0, 38-0, 43

Mn:

0, 65-0, 85

0, 60-0, 90

1, 2-1, 5

0, 20-0, 40

Si:

0, 20-0, 35

0, 15-0, 30

1, 3-1, 7

0, 80-1, 0

Cr:

0, 70-0, 90

0, 90-1, 2

0, 20-0, 40

4, 75-5, 25

Болат маркасы

Болат маркасы:

4340

Д-6-А

HuTuf

H-11

Ni:

1, 65-2, 0

0, 40-0, 70

1, 65-2, 0

Mo:

0, 20-0, 30

0, 80-1, 1

0, 35-0, 45

1, 20-1, 40

0, 05-0, 1

0, 40-0, 60

3ші кестеде АҚШ-та қолданылатын кейбір жоғарыберікті конструкциялық болаттардың құрамы көрсетілген. Н-11 болатынан басқа болаттарда жоғары беріктікке қол жеткізу үшін шынықтыру мен төменгі демалдыруды қолданады. 4340 болаты майдың ішінде шынықтырудан кейін 204-235℃ демалдыруға ұшырайды; $\ \delta = 10\%\ \$ ұзарта және ᴪ =35% жіңішкерте отырып σ _B =1820÷1960 МН/м ² (182-196 кгс/мм ² ) беріктік алынады. Осы болаттардан ұшақтардың шасси детальдары дайындалады. Осы болаттар да кернеу концентратына үлкен сезімталдыққа ие. Сондықтан детальдарда РАЗМЕТОЧНЫЙ құрал-саймандардан болатын ЗАБОИНЫ, РИСКИ және сырылуларға жол жоқ: өтімділік радиусы ≥3мм, ал сыртқы бұрыштар радиусы ≥1, 5мм болуы керек.

H-11 болаты көміртек диффузиясын қиындататын көптеген элеметтерге ие, және жоғары температураларда РАЗУПРОЧНЕНИЕГЕ айтарлықтай үлкен дәрежеде қарсы тұру қабілеті арқасында үлкен беріктікке ие. Шынықтыру кезіндегі қыздырудан кейін Н-11 болатын ауада бөлме температурасына дейін суытады. Құрылысындағы Қалдық аустенит санын минималдау 3 ретті демалдыру арқылы жүзеге асады. Алдымен 525℃ әрқайсысының ұзақтығы 2 сағ. болатын 2 мәрте демалдыру жүргізіледі, содан кейін үшінші демалдыру 525-566℃ жүзеге асады. Осы термиялық өңдеуден кейін болат беріктігі ~2000 МН/м ² (200 кгс/ кгс/мм ² ), ұзартылуы $\ \delta = 10\%\$ , жіңішкеруі ᴪ=32%.

Н-11 болатынан шасси бөлшектерін, фюзеляж шпангоуттарын және ұшақ лонжерондарын, сонымен қатар ішкі қысыммен жұмыс істейтін корпустар дайындайды.

Жоғарыберікті болаттарға тән ерекшеліктердің бірі - кернеу концентратына үлкен сезімталдыққа ие. Оларға жарғақшалар, қосылулар, жергілікті ХРУПКИЙ УЧАСТОКТАР т. б. жатады. Осындай дефектілер РАСЧЕТНЫЙға қарағанда бөлек жерлерде кернеуді бірнеше есе көбейтіп, кернеу концетрациясы сияқты рольді атқарады.

Беріктілік деңгейін көтеру болаттардың кернеу концентратына сезімталдығын арттырады.

1. 2 Болаттың механикалық қасиетіне коррозияның әсері

Өндіру мен пайдалану кездерінде жоғарыберікті болаттардан жасалған детальдар коррозияға ұшырап отырады, соның салдарынан оның механикалық қасиеттері өзгеріске ұшырайды.

Констукциялық болаттар қышқыл, нейтрал, концентрленген ЩЕЛОЧНЫЙ РАСТВОРда және дымқыл ортада коррозияға ұшырайды. рН<4 қышқыл орталарда болат коррозиясы сутектік деполяризациямен өтеді, онымен бірге РАСТВОР қышқылдығы артқан сайын коррозия жылдамдығы артады да, рН=4÷9 кезінде коррозия жылдамдығы аз өзгереді. рН-ты ары қарай 14-ке дейін арттырса, коррозия жылдамдығы алдымен азаяды да, кейін артады.

рН=4÷9 интервалында болат коррозясы жылдамдығының РаАСТВОР қышқылдығынан тәуелсіздігін Д. Томвшов коррозия кезінде ерітінді қабаты темірімен шекаралас рН өзгеретінімен және содан соң коррозия ПРОДУКТІЛЕРІНІҢ БУФЕРЛЕНГЕН? әсерінен ТҰРАҚТАНАТЫНЫМЕН түсіндіреді; осындай жағдайларда болаттың коррозиялануы жылдамдығы отегінің диффузиясымен бақыланады, оның ерігіштігі мен диффузия жылдамдығы рН-қа тәуелді емес.

Болаттың коррозия жылдамдығының рН>14 кезіндегі артуы коррозия ПРОДУКТІЛЕРІНІҢ ерігіштгімен байланысты:

Fe+4OH ^- $\rightarrow$ FeO ₂ ^2- +2H ₂ O+2e; FeO ^2- ₂ $\rightarrow$ FeO ₂ ^- +e;