Натурные испытания в режиме реального времени напряжений из-за окалины в суперсплаве методом скручивающего момента для образца, вырезанного по кривой Архимеда
Хай-тао Ванг$^{1}$, Шао-мей Женг$^{1}$, Хуа-шун Ю$^{2}$
$^{1}$College of Mechanical Engineering, Qingdao University of Technology, 11 Fushun Road, 266033 Qingdao, China
$^{2}$Key Laboratory for Liquid-Solid Structural Evolution and Processing of Materials, Ministry of Education, Shandong University, 17923 Jingshi Road, 250061 Jinan, China
Получена: 06.06.2016. Скачать: PDF
Напряжения являются непосредственной причиной отслоения приповерхностной окалины, что приводит к разрушению защиты матрицы сплава. Следовательно, изучение механического поведения окалины является ключом к выяснению стойкости сплавов к окислению. В данной работе рассматривается новая экспериментальная методика измерения скручивающего момента для тонкого слоя материала, вырезанного по кривой Архимеда, служащая для in situ изучения в режиме реального времени напряжений, возникающих за счёт окалины, в суперсплаве на основе железа K273 в течение всего высокотемпературного окисления. Согласно полученному выражению, для точного расчёта в режиме реального времени напряжений $\sigma$, возникающих из-за окалины, достаточно лишь наблюдения за полярным радиусом OC$^{'}$ образца, вырезанного по кривой Архимеда. При исследовании процесса окисления на протяжении 5 часов при температуре 800°C зависимость напряжений из-за окалины от времени окисления была сведена к уравнению параболы. По мере роста оксида и формирования новых внутренних его слоёв, давящих друг на друга, генерируются напряжения за счёт окалины. Анализ, проведённый методами СЭМ, ЭРС и РДА, показал, что окалина уплотняется в композитную структуру, состоящую из Cr$_{2}$O$_{3}$ и шпинели (Fe, Ni, Mn)Cr$_{2}$O$_{4}$. Уменьшение напряжений, возникающих за счёт окалины, приводит к более низкой скорости окисления и повышению стойкости к окислению. Улучшенная использованием вакуумной системы методика in situ измерения скручивающего момента для образцов, вырезанных по кривой Архимеда, качественно и количественно проверена путём исследования роста окалины и термических напряжений на протяжении всего времени высокотемпературного окисления.
Ключевые слова: суперсплав на основе железа, напряжения, возникающие за счёт окалины, стойкость к окислению, кривая Архимеда.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i12/1635.html
PACS: 68.35.Gy, 68.47.Gh, 68.55.J-, 68.55.Nq, 68.60.Dv, 81.65.Kn, 81.65.Mq