Натурні випробування в реальному часі напружень через циндру у суперстопі методою скручувального моменту для зразка, вирізаного за Архімедовою кривою

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

Отримано: 06.06.2016. Завантажити: PDF

Напруження є безпосередньою причиною відшарування приповерхневої циндри, що призводить до руйнування захисту матриці стопу. Отже, вивчення механічної поведінки циндри є ключем до вивчення стійкости стопів до окиснення. В даній роботі розглянуто нову експериментальну методу міряння скручувального моменту для тонкого шару матеріялу, що був вирізаний за Архімедовою кривою, яка слугує для in situ дослідження в режимі реального часу напружень, що виникають через циндру у суперстопі на основі заліза K273 впродовж усього високотемпературного окиснення. Згідно з одержаним виразом, для точного розрахунку у режимі реального часу напружень $\sigma$, що виникають завдяки циндрі, достатньо лише спостереження за полярним радіюсом OC$^{'}$ зразка, вирізаного за Архімедовою кривою. При дослідженні процесу окиснення протягом 5 годин за температури у 800°C залежність напружень через циндру від часу окиснення було зведено до рівняння параболи. По мірі росту оксиду та формування нових внутрішніх його шарів, які тиснуть один на одного, ґенеруються напруження за рахунок циндри. Аналіза, проведена методами СЕМ, ЕРС та РДА, показала, що циндра ущільнюється у композитну структуру, яка складається з Cr$_{2}$O$_{3}$ та шпінелі (Fe, Ni, Mn)Cr$_{2}$O$_{4}$. Зменшення напружень, що виникають за рахунок циндри, приводить до більш низької швидкости окиснення та підвищення стійкости до окиснення. Поліпшену використанням вакуумної системи методику in situ міряння скручувального моменту для зразків, вирізаних за Архімедовою кривою, якісно та кількісно перевірено шляхом дослідження зростання циндри та термічних напружень впродовж усього часу високотемпературного окиснення.

Ключові слова: суперстоп на основі заліза, напруження, що виникають через циндру, стійкість до окиснення, Архімедова крива.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. H. J. Engell und F. K. Peter, Archiv für das Eisenhüttenwesen, 28: 567 (1957) (in German) Crossref
  2. K. Kendall, J. Phys. D: Appl. Phys., 4: 1186 (1971) Crossref
  3. M. Schutze, Mater. Sci. Technol., 4: 407 (1988) Crossref
  4. A. M. Huntz, J. L. Lebru, and A. Boumaza, Oxid. Metals, 33: 321 (1990) Crossref
  5. C. Juricic, H. Pinto, D.Cardinali, M. Klaus, Ch. Genzel, and A. R. Pyzalla, Oxid. Metals, 73: 115 (2010) Crossref
  6. J. L. Ruan, Y. M. Pei, and D. N. Fang, Acta Mechanica, 223: 2597 (2012) Crossref
  7. J. Birnie, C. Craggs, D. J. Gardiner, and P. R. Graves, Corrosion Sci., 33: 1 (1992) Crossref
  8. P. Y. Hou, J. Ager, J. Mougin, and A. Galerie, Oxid. Metals, 75: 229 (2011) Crossref
  9. F. Yang, X. F. Zhao, and P. Xiao, Oxid. Metals, 81: 331 (2014) Crossref
  10. Hai-tao Wang, Hua-shun Yu, Yu-qing Wang, Jing Zhang, Zhen-ya Zhang, and Zhi-fu Wang, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 31, No. 5: 701 (2009)
  11. Hai-tao Wang, Ji-wen Tan, Chang-song Liu, and Hua-shun Yu, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 33, No. 6: 757 (2011)
  12. G. Tammann, Z. Anorg. Chem., 111: 78 (1920)
  13. C. Wagner, Z. Physik. Chem., B21: 25 (1933)
  14. C. Wagner, Z. Physik. Chem., B32: 447 (1936)