1200 darajadan yuqori bo'lgan C103 oksidlanishni yo'qotish mexanizmlari

Nb-Hf C103 qotishmasiyuqori haroratli aerokosmik va termal tizim komponentlarida yuqori-oʻrmalanishga chidamliligi va mustahkamligi tufayli keng qoʻllaniladi. Biroq, 1200 darajadan yuqori haroratda ishlaganda, oksidlanish mexanik buzilishdan ko'ra asosiy nosozlik sababiga aylanadi. C103 oksidlanishning buzilishi mexanizmlarini tushunish material tanlash, sirtni himoya qilish va xizmat muddatini baholash uchun juda muhimdir.

C103 niobiy matritsali o'tga chidamli qotishma bo'lib, u yuqori haroratlarda kislorod bilan tabiiy ravishda reaktivdir.

~1000 darajadan past bo'lsa, oksidlanish sekin kechadi va uzluksiz oksidli qatlamlarni hosil qilishi mumkin. Harorat 1200 darajadan oshganda, oksidlanish kinetikasi quyidagi sabablarga ko'ra keskin tezlashadi:

• Nb matritsaga kislorod diffuziya tezligining oshishi
• Termal stress ostida sirt oksidlarining beqarorligi
• Har qanday tabiiy ravishda hosil bo'lgan passiv qatlamlarning parchalanishi

Ushbu bosqichda oksidlanishning buzilishi endi chiziqli emas, balki harorat va ta'sir qilish vaqti bilan eksponentdir.

C103 ning asosiy oksidlanish mahsulotlari niobiy oksidlari, asosan Nb₂O₅. Ushbu oksidlar yuqori haroratda bir nechta noqulay xususiyatlarni namoyon qiladi:

• Yomon amal bilan yuqori o'sish sur'ati
• Katta hajmli kengayish, ichki stresslarni keltirib chiqaradi
• Kam mexanik yaxlitlik, yorilish va spallatsiyaga moyil

Oksid qatlamlari yorilishi yoki tozalanishi natijasida yangi metall yuzasi doimiy ravishda ta'sirlanib qoladi, bu esa o'z-o'zidan-tezlanuvchi oksidlanish sikliga olib keladi. Bu mexanizm 1200 darajadan yuqori bo'lgan C103 da oksidlanish natijasida kelib chiqqan{2}}moddiy yo'qotishning asosiy omili hisoblanadi.

Sirt degradatsiyasidan tashqari, kislorod qotishma substratiga don chegaralari va nuqsonlari orqali kiradi. Buning natijasida:

• Sirt ostida kislorod-boyitilgan mo'rt qatlam hosil bo'lishi
• Egiluvchanlikning sezilarli darajada kamayishi
• Termal zarba va mexanik yorilishlarga nisbatan sezuvchanlikning oshishi

Agar sirt oksidlari olib tashlangan bo'lsa ham, er osti mo'rtlashuvi qaytarilmas bo'lib qoladi, bu ko'pincha oksidlovchi muhitda C103 komponentlarining haqiqiy umrini-aniqlaydi{1}}.

C103 tarkibidagi gafniy yuqori{1}}haroratga chidamliligi va emirilishga chidamliligini oshirish orqali ijobiy hissa qoʻshadi. Biroq, uning oksidlanishga ta'siri himoya choralarisiz cheklangan:

• Hf oksidlari oksidning yopishqoqligini mahalliy darajada yaxshilashi mumkin
• Umumiy oksidlanish qarshiligi hali ham Nb matritsasi tomonidan boshqariladi
• Gafniy doimiy, himoya oksidi shkalasini hosil qilmaydi

Shuning uchun qotishma tarkibining o'zi 1200 darajadan yuqori haroratlarda oksidlanishning buzilishini oldini olmaydi.

Haqiqiy yuqori{0}}haroratli tizimlarda C103 oksidlanish buzilishi odatda quyidagicha namoyon bo'ladi:

• Oksid cho'kishi tufayli qalinlikning progressiv yo'qolishi
• Strukturaviy stress kontsentratsiyasiga olib keladigan sirt yorilishi
• Termal velosipeddan keyin to'satdan sinish
• Devorning yupqa-komponentlarida o'lchov barqarorligini yo'qotish

Ushbu nosozliklar ko'pincha emirilish yoki erish chegaralariga erishilgunga qadar sodir bo'ladi, bu oksidlanishni asosiy cheklovchi omilga aylantiradi.

Havoda yoki kislorod{2}}tarkibida 1200 darajadan yuqori haroratda C103 bilan ishlaydigan ilovalar uchun oksidlanishni tizim darajasida hal qilish kerak:

• Himoya qoplamalaridan foydalanish (silitsid, aluminid yoki keramik tizimlar)
• Vakuum yoki inert atmosferada ishlash
• Oksidlanish bilan bog'liq materiallarni yo'qotish- uchun dizayn imtiyozlari
• Yuqori haroratda ta'sir qilish vaqtini qattiq nazorat qilish

Ushbu choralarsiz, himoyalanmagan C103 1200 darajadan yuqori uzoq muddatli xizmat ko'rsatish uchun yaroqsiz deb hisoblanishi kerak.

C103 ning 1200 darajadan yuqori bo'lgan oksidlanish buzilishi mexanizmlarida mexanik ortiqcha yukdan ko'ra oksidning tez o'sishi, oksidning parchalanishi va kislorod{2}}mo'rtlashuvi ustunlik qiladi. C103 yuqori unumdorlikka chidamli qotishma bo'lib qolsa-da, uning o'ziga xos oksidlanish qarshiligi cheklangan bo'lib, atrof-muhitni nazorat qilish va sirtni himoya qilishni ishonchli yuqori{6}}haroratda ishlash uchun muhim qiladi.