ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИДОВ В ТОНКИХ СЛОЯХ ДИФФУЗИОННОЙ ЗОНЫ И ЗОНЫ РЕАКЦИИ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ANALYSIS OF THE CAUSES OF THE METAL DEVELOPMENT OF THE PIR VALVE ELBOW IN THE PROCESS OF OPERATION

Abstract: This article discusses the device and functions of the aircraft engine pyro valve. An analysis of the main causes of the destruction of the metal of the square - the connecting part of the pyro valve is given.

Key words: aircraft engine, pyro valve, connecting part, chemical composition, microstructure, destruction, crack, fracture surface

DOI 10.47581/2022/SMTT-6/Saranin.01 ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИДОВ В ТОНКИХ СЛОЯХ ДИФФУЗИОННОЙ ЗОНЫ И ЗОНЫ РЕАКЦИИ Саранин Леонид Геннадьевич, аспирант (e-mail: saranin53@mail.ru) Тульский государственный университет, г.Тула, Россия

Показана характеристика исследования современного метода измерения нанотвердости на тонких слоях интерметаллидных соединений алю-минидов. Акцентирована важность значения микротвердости в диффузионной зоне (ДЗ) и зоне реакции (ЗР) бинарных систем в том, что она напрямую коррелирует с прочностными свойствами интерметаллидных соединений алюминидов.

Ключевые слова: микротвердость, измерение в тонких слоях, современный метод исследования нанотвердости, корелляция микротвердости и механических свойств.

Введение. Знание микротвердости позволяет определять растворимость некоторых элементов в твердом состоянии сплава и показатели твердости составляющих фаз. Способ определения нанотвердости на тонких слоях достаточно успешно использовался для того, чтобы оценить дендритную разобщенность некоторых элементов в сплавах, установления вторых фаз и для установления гомогенности образца. Для исследования процессов диффузии в диффузионных парах [1, 2] так же использовался этот метод. При проведении исследований его использовали как меру прочностных свойств интерметаллидных слоев.

Материалы и методика проведения исследований. Для измерения микротвердости использовали два прибора: твердомер ПМТ-3 с ручным управлением (рис. 1, а) и DuraScan G5 с автоматическим управлением (рис. 1, б). Работа инструментов связана с выдавливанием алмазной пирамиды в состав под воздействием нагрузки. Вычисление производится по формуле:

H=P/S, (1)

где Н - число твердости; Р - нагрузка; S - площадь отпечатка.

Благодаря автоматизации процессов нагружения [3], способу прицеливания и современному методу оптического контроля прибор DuraScan G 5

(рис. 1, б) по сравнению с прибором ПМТ-3 обеспечивает повышение точности и достоверности результатов по измеренным данным.

а) б)

Рисунок 1 - Твердомеры ПМТ-3М (а) и БигаБеап 05 (б)

Значения микротвердости отдельных слоев ДЗ и ЗР выбранных систем приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнительные значения микротвердости отдельных слоев _алюминидов при измерении разными приборами_

№ Алюминиды Показатель микро- Показатель микротвердо-

п/п твердости на приборе ПМТ-3 сти на приборе БигаБеап 05 (0.025-1НУ)

1 Т15А111 7060 ± 1200 МПа -

2 Т1А1 4000 МПа [51 3998 МПа

3 Т1АЬ 4938 МПа -

4 Т1зА1 4450 МПа [5] 4449 МПа

5 Р-№А1 5600-6200 МПа [4] 4334 МПа [5] 5200± 500 МПа

6 у'-№3А1 4600-5600 МПа [4] 5300± 860 МПа

7 №А13 6100-7700 МПа [4] 4676 МПа [5] 4600-6200 МПа

8 СоА1 - 3900±200 МПа

9 СоА13 - 6600 МПа

По данным таблицы 1 можно отметить значительную разницу в показателях микротвердости между приборами ПМТ-3 и ОигаБеап 05. Это связано с тем, что прибор ПМТ-3 является устаревшей моделью. Все манипуляции в его управлении производятся вручную. Это вызывает высокую чувствительность результатов к действию оператора. В современном приборе типа ОигаБеап такая чувствительность исключается благодаря автоматизации процессов.

Измерения с помощью прибора БигаБеап 05 проводились с нагрузкой, которая варьировалась в пределах 0,025-ШУ.

На микрофотографии (рис. 2 а, б) приведены отпечатки индентора на слоях ДЗ и ЗР образцов Л1-Т и Со-А1. Показания микротвердости для тонких (порядка 10 мкм) слоев, определенные с помощью БигаБеап 05, составляют: 3998 МПа (Т1Л1) и 4449 МПа (Т13Л1).

Значения микротвердости для Р-№Л1 и у'-№3Л1 составляют соответственно 5200±500 МПа и 5300±860 МПа [4]. Аналогичная картина с отпечатками инденторов в слое интерметаллида СоА1 (рис. 2, б) имелась в случае алюминидов кобальта. Анализ микрофотографии показывает, что микротвердость кобальта меньше по сравнению с его алюминидами. Одновременно установлено, что слой СоА1 имеет микротвердость 3900±200 МПа, а микротвердость интерметаллида СоА13 равна 6600 МПа.

Рисунок 2 - Микрофотографии отпечатков индентора БигаБеап 05 в слоях ДЗ и ЗР системы Л1-Т (а) и системы Со-А1 (б)

Надо иметь в виду, что сравнение показателей микротвердости ДЗ и ЗР весьма осложнено даже для одной и той же системы ввиду сложности и порой несопоставимости структурных особенностей.

Также необходимо отметить, что при исследовании ДЗ и ЗР слоев ин-терметаллидного соединения №Л13 методом измерения микротвердости, чтобы получить усредненный результат изменения микротвердости в зависимости от удаления от границы с никелем, выставляли три ряда отпечатков. Удаление от границы с никелем ведет к росту микротвердости фазы №Л13, достигая максимума в середине зоны контакта, а затем падает до

первоначального значения. При этом среднее значение микротвердости исследуемой зоны составляет от 4600 до 6200 МПа (см. таблицу).

Заключение

1. Отличие вышеописанного способа измерения микротвердости от стандартного метода, при котором пробы интерметаллидов для измерения получают из слитков, заключается в том, что значения микротвердости получены на тонких слоях ДЗ и ЗР, что дает более точные показатели.

2. Важность значения микротвердости в ДЗ и ЗР бинарных систем заключается в том, что она напрямую коррелирует с прочностными свойствами интерметаллидных соединений алюминидов.

3. Подход к решению задач такой высокой сложности должен сопровождаться с модернизацией методики измерения микротвердости, как со стороны пробоподготовки, так и со стороны измерительных приборов.

Список литературы

1. Кожахметов С.М., Аубакирова Р.К. Паничкин А.В., Жумаканова В.Р., Алпысбай И.М. Исследование закономерностей формирования интерметаллических соединений в диффузионной зоне в системе алюминий-никель // Сборник трудов XV Сессии Научного совета по новым материалам Международной ассоциации академий наук (МААН). Гомель, 2011. С. 91-96.

2. Кожахметов С.М., Аубакирова Р.К., Паничкин А.В., Алпысбай И.М., Жумаканова В.Р. Закономерности формирования диффузионной зоны в системах Al-Ni, Al-Cu и Cu-Zn // Сборник трудов «Проблемы современного материаловедения». Гомель, 2013. С. 84-89.

3.Твердомеры серии DuraScan G5 Touch https://www.emcotest.com 24.10.2018.

4. Tosha K. Influence of Residual Stresses on the Hardness Number in the Affected Layer Produced by Shot Peening // 2nd Asia-Pacific Forum on Precision Surface Finishing and Deburring Technology. Seoul, 2002. P. 48-54.

5. Шевцова Л.И., Самейщева Т. С. Структура и свойства интерметаллидов на основе никеля и алюминия, полученных методом искрового плазменного спекания // XIX Международная научно-практическая конференция «Современные техника и технологии». Томск. Аграф-пресс, 2013. С. 191-192.

Saranin Leonid Gennadievich, graduate student (e-mail: saranin53@mail.ru) Tula State University, Tula, Russia

INVESTIGATION OF MICROHARDNESS OF INTERMETALLIC COMPOUNDS OF ALUMINIDES IN THIN LAYERS OF THE DIFFUSION ZONE AND REACTION ZONE

Abstract. The characteristic of the study of the modern method of measuring nanohardness on thin layers of intermetallic compounds of aluminides is shown. The importance of the value of microhardness in the diffusion zone (DZ) and reaction zone (ZR) of binary systems is emphasized in that it directly correlates with the strength properties of intermetallic compounds of aluminides.

Keywords: microhardness, measurement in thin layers, modern method of nanohardness research, correlation of microhardness and mechanical properties.