CC BY
39
выделений у-у' и огрубление ее морфологии, что и приводит к снижению прочности и пластичности.
Таким образом, для многокомпонентной системы легирования сплава ЖС3ЛС-ВИ оптимальным содержанием гафния является 0,3% (по массе), при котором достигаются лучшие характеристики кратковременной и длительной прочности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Масленков С.Б., Бурова H.H., Хангулов В.В. Влияние гафиия на структуру и свойства никелевых сплавов //МиТОМ. 1980. №4. С. 45-46.
2. Кишкин С.Т. Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С.Т. Кишкина: Науч.-техн. сб.: к 100-летию со дня рождения С.Т. Кишкина. М.: Наука. 2006. 272 с.
3. Каблов E.H. Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия). М.: МИСиС. 2001. 632 с.
4. Каблов E.H., Голубовский Е.Р. Жаропрочность никелевых сплавов. М.: Машиностроение.
1998. 464 с.
5. Каблов E.H., Кишкин С.Т. Перспективы применения литейных жаропрочных сплавов для производства турбинных лопаток ГТД //Газотурбинные технологии. 2002. Январь-февраль. С.34-37.
6. Патон Б.Е., Строганов Г.Б., Кишкин С.Т. и др. Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита их от окисления. К.: Наукова думка. 1987. 256 с.
7. Котсорадис Д., Феликс П., Фишмайстер X. и др. Жаропрочные сплавы для газовых турбин. Материалы международной конференции: Пер. с англ. М.: Металлургия. 1981. 480 с.
8. Симе Ч.Т., Столофф Н.С., Хагель У.К. Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок: Пер. с англ. М.: Металлургия. 1995. Кн. 1, 2. 384 с.
УДК 620.193: 669.715
О.В. Старцев, И.М. Медведев, М.Г. Курс
ТВЕРДОСТЬ КАК ИНДИКАТОР КОРРОЗИИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В МОРСКИХ УСЛОВИЯХ
Одна из существенных проблем исследования коррозионных процессов - отсутствие точных и достоверных методов определения интегрального коррозионного состояния. Существующие методы или недостаточно точны, или отражают только одну сторону коррозионного процесса, например, потери массы дают информацию об общей коррозии, но невосприимчивы к межкристаллитной коррозии. Ввиду этого значимой областью науки о коррозии является поиск новых методов характеристики коррозионного поражения. Предложен принципиально новый метод определения коррозионного состояния поверхности алюминиевого сплава, основанный на многочисленных измерениях твердости поверхности.
Ключевые слова: коррозия, алюминиевые сплавы, твердость материала.
Экспозиция алюминиевых сплавов проводилась в условиях умеренно теплого морского климата Геленджикского центра климатических испытаний им. Г.В. Акимова ФГУП «ВИАМ» [1]. Категория коррозионной агрессивности атмосферы ГЦКИ им. Г.В. Акимова ФГУП «ВИАМ» по ИСО 9223 может быть определена как «С3» (средняя).
Для испытаний применялся лист алюминиевого сплава 1370 толщиной 1,6 мм. Сплав 1370 - деформируемый термически упрочняемый алюминиевый сплав системы
Al-Mg-Si-Cu. По основным механическим характеристикам это коррозионностойкий свариваемый высокотехнологичный сплав, который рекомендуется к применению для деталей обшивки и силовых деталей планера, в том числе сварных конструкций, работающих во всеклиматических условиях.
Образцы из сплава 1370 обезжирены органическими растворителями, протравлены в 10%-ном растворе едкого натра в течение 1 мин при температуре 60 ° С и промыты в проточной воде перед испытаниями. После этого осветлены в 30%-ном растворе азотной кислоты в течение 5 мин, вновь промыты в проточной, а затем в дистиллированной воде и высушены фильтровальной бумагой (по ГОСТ 9.913-90).
Условия экспозиции - под навесом в течение 3 и 6 мес. Образцы, располагающиеся на стенде под углом 45 град, экспонировались без облива, аналогично методике, представленной в работах [2, 3], а образцы, располагающиеся на стенде горизонтально, - с нанесением морской соли распылением солевого раствора концентрацией 1, 5 и 10 г/л с помощью пульверизатора один раз в сутки в 16.00. Получение морской соли производилось методом выпаривания из морской воды. Горизонтальное расположение образцов на стенде было выбрано для увеличения продолжительности нахождения испытуемых образцов под пленкой раствора электролита.
Методы определения твердости поверхности
Под твердостью материала понимают его способность сопротивляться пластической или упругой деформации при внедрении в него более твердого тела (индентора). Этот вид механических испытаний не связан с разрушением металла и, кроме того, в большинстве случаев не требует приготовления специальных образцов.
Необходимость оптического измерения отпечатка в большинстве стандартных методов определения твердости снижает точность измерений, а в случае малых нагрузок и, как следствие, малых размеров отпечатка приводит к сложностям в получении достоверных результатов.
Этот фактор, а также методика непрерывного измерения прилагаемого усилия и глубины индентации привели к возможности создания метода определения твердости, основанного на анализе диаграмм «прилагаемая нагрузка-глубина индентации», так называемых диаграмм нагружения. Типичная диаграмма нагружения изображена на рис. 1. Впервые этот метод был введен в 70-х годах прошлого века и получил наибольшее развитие благодаря работам Оливера и Фарра [4]. Метод регламентируется стандартами [5, 6].
В данной работе выбран метод определения твердости индентации в соответствии с рекомендациями стандартов ASTM Е2546 [5] и исследованиями Оливера и Фарра [4]. Данный метод
обладает следующими преимуществами. ^ - остаточная бина ИНДентации) высокой точностью и хорошей
воспроизводимостью благодаря отсутствию погрешности определения размеров отпечатка, вносимой оператором; высокой автоматизацией процесса измерения, позволившей проводить исследования при хорошей статистике и возможности получения дополнительных характеристик материала, например, модуля упругости.
Глубина индентации Ь Рис. 1. Типичная диаграмма нагружения
Определены средние значения твердости индентации Ни и стандартное отклонение твердости индентации аНц (табл. 1).
Таблица 1
Средние значения и стандартное отклонение твердости индентации_
Состояние образца Игр , МПа оН1Т, МПа
В исходном состоянии 1839 116
После 3 мес экспозиции:
без облива 1722 255
с обливом (1 г/л) 1489 334
После 6 мес экспозиции:
без облива 1589 140
с обливом (1 г/л) 1432 236
Данные проиллюстрированы распределениями твердости индентации на рис. 2, а, б. Для сравнения с результатами твердости были проведены измерения стандартных коррозионных показателей (табл. 2). Видно (см. табл. 1), что с увеличением срока экспозиции и ужесточением условий испытания уменьшается среднее значение твердости. Разброс показаний твердости индентации в первые три месяца возрастает, а впоследствии уменьшается. Это можно объяснить тем, что в начале коррозионного процесса на поверхности материала есть как пораженные, так и целые участки, что обеспечивает значительные различия в результатах. При длительной же экспозиции большая часть поверхности оказывается пораженной и разброс показаний снижается.
к ч о
60
40-
20-
б)
60-
40-
20-
1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
500
1000
1500
2000
Т в е р до с т ь инден тац и и, МПа
Рис. 2. Распределение твердости индентации для образца в исходном состоянии (а) и после 3 мес экспозиции с обливом 1 г/л раствором морской соли (б)
0
0
Таблица 2
Стандартные коррозионные показатели
Состояние образца Скорость коррозии, г/(м2-сут) Глубина межкристаллитной коррозии, мм
После 3 мес экспозиции:
без облива 0,0037 0,10
с обливом (1 г/л) 0,0433 0,24
После 6 мес экспозиции: без облива 0,0719 0,11
с обливом (1 г/л) 0,0757 0,24
Проведен анализ существующих методов измерения твердости поверхности и выбран метод определения индентационной твердости ввиду его высокой точности и возможности автоматизации процесса измерения. Проведен эксперимент по определению твердости поверхности алюминиевого сплава после натурно-ускоренных испытаний. Для сравнения определены стандартные показатели коррозионного поражения.
Для оценки степени коррозионного поражения возможно не только использование средних значений твердости, но и стандартных отклонений твердости.
Показано, что твердость поверхности чувствительна к коррозионным процессам и измерение твердости поверхности может быть использовано для достоверной количественной оценки интегрального коррозионного состояния алюминиевого сплава.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каблов E.H., Кириллов В.Н., Жирнов А.Д., Старцев О.В., Вапиров Ю.М. Центры для климатических испытаний авиационных ПКМ//Авиационная промышленность. 2009. №4. С.36-46.
2. Панченко Ю.М., Стрекалов П.В., Жиликов В.П., Каримова С.А., Березина Л.Г. Зависимость коррозионной стойкости сплава Д16 от засоленности и метеопараметров приморской атмосферы //Коррозия: материалы, защита. 2011. №8. С.1-12.
3. Жиликов В.П., Каримова С.А., Лешко С.С., Чесноков Д.В. Исследование динамики коррозии алюминиевых сплавов при испытании в камере солевого тумана (КСТ) //Авиационные материалы и технологии (в печати).
4. Oliver W.C., Pharr G.M. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology //J. of Materials Research. 2004. V. 19. №1. P. 3-20.
5. ASTM E2546 Practice for Instrumented Indentation Testing. 2007.
6. ISO 14577-1:2002 Instrumented indentation test for hardness and materials parameters.
УДК 666.266.6 Д.В. Харитонов*
РАДИОПРОЗРАЧНЫЙ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ С УЛУЧШЕННЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Представлены данные по получению стеклокерамического материала из закристаллизованного литийалюмосиликатного стекла (стеклокерамика 0ТМ-357-0). Полученная стеклокерамика является аналогом известного материала ОТМ-357, но при этом обладает лучшим распределением физико-технических свойств по объему изготовляемых из нее изделий. Сравнительный анализ свойств обоих материалов показал, что полученный материал по целому ряду свойств не уступает своему аналогу, а по некоторым характеристикам - например, по диэлектрическим - даже превосходит его.
Ключевые слова: стеклокерамика, керамическая технология, однородность заготовок.
В настоящее время целый ряд изделий радиотехнического назначения изготовляется из радиопрозрачных стеклокристаллических материалов (ситаллов). Данные материалы отличаются высокой эрозионной устойчивостью к пыли и дождю, без каких-либо покрытий сохраняют стабильность характеристик при длительном воздействии морской воды и повышенной влажности, что делает их незаменимыми для использования в конструкциях, эксплуатация которых предусматривает наличие жестких климатических условий.
* ГНЦ РФ ОАО «ОНПП „Технология"».
