Rhenium i flytende tilstand. Metal Rhenium

Atomnummer - 75, re. Navnet tar fra Rhinen - elver i Tyskland. Metall åpnet i 1925. Å oppnå den første batchen av rhenium skjedde i 1928. Den siste av åpne elementer med en kjent stabil isotop.

Rhenium - metall Med en hvit fargetone. Pulver rhenium Han har motsatt den svarte fargen. Det er veldig solid og tett metallstruktur. Smelte - 3186º C, koking - 5596º C. har paramagnetiske egenskaper.

Naturlig mineral rhenium bilder under:

Ved temperaturmodus, over 300º C, begynner metallet intensivt oksydisk, avhengig av temperaturøkningen. Rheniumreaksjoner er mer motstandsdyktige mot oksyd enn for eksempel i wolfram. Reaksjoner med hydrogen og nitrogen forekommer nesten ikke, bare adsorpsjon med hydrogen.

Under oppvarming begynner samspillet med klor, fluor og brom. Ikke oppløst i syrer, unntatt salpetersyre. I samspillet mellom rhenium dannes amalgam.

Interagere med hydrogenperoksid (eller snarere ved sin vandige løsning), danner rendes syre. Det eneste elementet som representerer ildfaste metaller som ikke danner karbider.

Det er kjent at rhenium ikke er involvert i biokjemi. Det er et ganske lite antall fakta om mulig innvirkning på mulig eksponering, men det er pålitelig toksisitet, så i alle fall er han giftig for levende vesener.

Gruvedrift og opprinnelse til rhenium

Dette er ekstremt sjeldent metall. I naturlige avdelinger, oftest funnet kombinasjon av wolfram - Rhenium - Molybden. Blandingen av dette elementet er også inneholdt i mineralene til naboene sine. Grunnleggende. gruve rhenium Går ut av innskudd der den er ekstrahert sammen med.

Også rhenium ekstraheres fra det sjeldneste naturlige mineral som kalles jazakganit - ved navnet på Kasakakh-byen, som han ble funnet. Også, rheniumet er inneholdt i Columbate (Niobium), Cherchedan, Zircon og noen sjeldne jordmineraler.

Rhenium er spredt over hele verden, i ubetydelige konsentrasjoner. Bare ett seriøst innskudd på dette metallet - Ituurup, en liten øy på Kurilla, Russland, er pålitelig kjent. Åpnet i 1992 Rhenium er det representert av Mineral Rhenium Res2, som har en struktur som ligner på Molybdenitt.

Feltet er en liten plattform på toppen av sovende vulkanen hvor termiske kilder aktivt fungerer. Dette sier at innskuddet fortsetter sin høyde, og ifølge foreløpige estimater savner det årlig om lag 37 tonn av dette metallet i atmosfæren.

Den andre eller mindre egnet for industriell utvikling av kilden til rhenium, kan betraktes som en gruve i Finland innskudd. Tag rhenium er inneholdt i mineral Tarka.

Hvordan få det rhenium? Produksjon Dette metallet skyldes behandling av primære råvarer med en ganske lavmetallprosent. For det meste bruker kobber og molybden sulfider.

Trinnene i den pyrometallurgiske prosessen som brukes når man arbeider med malmholdige malmer, inkluderer smelteprosedyren, konvertering og oksidativ avfyring.

Ved store smeltetemperaturer oppnås det høyeste RE2O7-oksydet først, som er forsinket av spesielle fangere. Ofte forblir en del av rhenium i salven etter avfyringen, hvorfra den kan oppnås ved hydrogen. Deretter tolkes det resulterende pulveret i rhenium.

Ved smelting av malm, er det meste av rheniumet avledet, resten avgjøres i mattet. I prosessen med å konvertere mattet, som er inneholdt i det, er det fremhevet av gass.

Konsentrasjonen av rhenium fremstilles ved svovelsyre, hvorpå rheniumsyren oppnås. Ved bruk av visse rensingsmetoder frigjøres rhenium fra en syreoppløsning.

Basert på den ganske lave produktiviteten til denne metoden, kan utgangen ikke være mer enn 65% av metallet i malm, vitenskapelig forskning utføres kontinuerlig for identifisering av mer produktive alternative metoder for metallproduksjon.

Moderne teknologier innebærer allerede bruk av vandig løsning, i stedet for sur. Dette vil fange mye mer metall når du rengjør.

Applikasjon rhenium

De viktigste fordelene med rhenium, som det er så verdsatt over hele verden, anses å være påfyllet, lav korrosjon når de blir utsatt for ulike kjemikalier, etc. I lys av det høye på dette metallet prøver det bare å bruke det i ekstreme og eksepsjonelle tilfeller.

Ikke så lenge siden var hovedområdet i bruken varmebestandig rhenium legeringer Med forskjellige metaller som brukes i rakettindustrien og flytproduksjonen.

Spesielt gikk legeringer til produksjon av reservedeler til supersoniske krigere. Slike legeringer inkluderer i deres sammensetning minst 6% av metaller.

Dette aspektet gjorde raskt jetmotorer med en viktig kilde til forbruk av verdens aksjer. I tillegg, på grunn av dette, begynte han å bli ansett som en militærstrategisk reserve.

Spesielle termoelementer som inneholder rhenium tillater måling av store temperaturer. Rhenium gjør det mulig for platinmetaller å utvide levetiden sin. Også, fjærer er laget av rhenium for nøyaktig utstyr og glødelamper for spektrometre og trykkmålere.

Nærmere bestemt brukes den med et fornyet belegg. På grunn av sin motstand mot kjemiske konsekvenser, brukes rhenium til å skape beskyttende belegg mot det sure og alkaliske medium.

Rhenium funnet bruk i produksjon av spesielle kontakter som er selvrensende etter kortsiktig kortslutning. Oksyd forblir på vanlige kontakter, som noen ganger ikke savner strømmen. På Rhenia, forblir han også, men vil snart forsvinne. Derfor har kontakter fra rhenium et veldig langt levetid.

Men et spesielt viktig aspekt av søknaden er blitt bruk av rhenium I spesielle katalysatorer, som bestemte komponenter produserer. Deltakelse i prosessen med raffinering av petroleumsprodukter, økt etterspørsel etter rhenium flere ganger. Verden markedet har ikke vært interessert i dette sjeldne jordiske metallet.

Pris Rhenium.

Global lager av dette metallet er ca 13 tusen tonn for det meste i molybden og kobberavsetninger. De er de viktigste kildene i metallurgisk industri.

I prinsippet er dette ikke overraskende, mer enn 2/3 av alt rhenium på planeten er inneholdt i dem. Og den resterende tredje er et sekundært materiale.

For noen teller av disse reserver er det nok i flere år på tre hundre ikke mindre. Og i denne rapporten ble den sekundære bruken ikke tatt i betraktning. Og slike prosjekter ble utviklet i lang tid, og noen prosjekter i praksis har bevist sin konsistens.

Prisene på ethvert produkt er etablert basert på tilgjengeligheten av varer. Hvordan bli klar rhenium, kjøp som ikke er for lommen, på ingen måte rimelig metall. I tillegg er det en aktiv etterspørsel etter rhenium. Pris Han har naturlig relevant.

Ifølge dataene for 2011 for å erverve rhenium, var prisen per gram ca $ 4,5. Vesentlige trender har ikke blitt observert. Ved den prisen avhenger av graden av metallrensing, kan derfor rhenium koste både 1000 $ per kilo, og ti ganger dyrere.

Anvendelse av rhenium som et legeringselement i legeringer og metallmaterialer

En positiv innvirkning på veksten av produksjonen på 1970-1980-tallet, dens brede og storskala haug bruk i varmebestandige nikkel legeringer og i platinoreny katalysatorer av ulike formål ble gitt. Samtidig er behovet for nye materialer av tradisjonelle områder av rhenium - elektronikk og spesiell metallurgi i interesse i dette metallet fra siden av industri og vitenskap. I henhold til teknisk klassifisering av rhenium, er et typisk ildfast metall, men for en rekke egenskaper, er det vesentlig forskjellig fra andre ildfaste metaller, som molybden eller wolfram. Ifølge egenskapene til rhenium nærmer seg til en viss anleggs edle metaller av platinietypen, osmium, iridium. Det kan konvensjonelt antas at rhenium okkuperer en mellomliggende stilling mellom ildfaste metaller, fra en hundre rubler og platinagruppemetaller på den andre. For eksempel, i motsetning til wolfram, går rhenium ikke inn i den såkalte vannsyklusen - et negativt fenomen som forårsaker skade på filamentet av vakuumlamper. Derfor er en vakuumlampe laget med reneeing tråden nesten den "evige" (sin levetid - opp til 100 år).

Ved analogi med platinmetaller har den en høy korrosjonsbestandighet i en fuktig atmosfære og i aggress-silika. Det samhandler nesten ikke ved ordinære temperaturer med salt og svovelsyrer. Som Tungsten og Molyb Den, paramagneuinence, men dens spesifikke elektriske motstand er ~ 3,5 ganger mer enn disse metallene.

Spesielt forskjellige mekaniske egenskaper av rhenium. Det er preget av høy plastisitet ved romtemperatur og ved størrelsen på den normale elastiske modulen er det tredje etter Osmia og Iridia. Dette skyldes metallstrukturen: re-egen - det eneste elementet blant de ildfaste metaller av den femte og sjette gruppen av det periodiske systemet D.I. Mendeleeva (van-DIY, Niobium, Tantal, Chrome, Tungsten, Molybden), som har en heks-gonnerbar feid-pakket gitter (GPU), som ligner på re-belegget av edle metaller, som osmia eller ruthenium. De andre ildfaste metaller (wolfram, molybden) er preget av en annen strukturell type på grunnlag av et sentrifiserte kubisk gitter (BCC).

Egenskapene til rhenium ved forhøyede temperaturer er også gunstige og avviger fra egenskapene til andre ildfaste metaller. Så, hvordan å øke temperaturen på hardheten i rhenium, som ved wolfram og molybden, reduseres, men mykningen er ikke så mye hittil og ved en temperatur på 1000 ° C rhenium har en hardhet på ~ 2 ganger større enn wolfram under slike forhold. I tillegg, ved høye temperaturer, er rhenium preget av økt lang styrke sammenlignet med wolfram og spesielt molybden og niob. Ifølge slitasje er rhenium på andreplass etter Osmia.

Disse unike egenskapene til rhenium, samt en rekke andre som diskuteres i detalj i verkene. De bestemmer effektiviteten av daving av ulike metaller og legeringer for å øke plastisiteten, slitestyrken og andre PA-rametre.

Den vitenskapelige og tekniske litteraturen beskriver et stort antall dobbelt- og multikomponent legeringer av rhenium med ulike metalllammer. Disse er allment kjente legeringer av typen av nikkel-re-riot, wolfram-rhenium, molybden, rhenium, nikkel-molybdenia, nikkel-tantalin rhenium, nikkel-wolfram rhenium og en rekke andre.

For tiden oppnådde nikkel-rheniumlegeringer, wolfram-tøyler og Molybdenias det største spredningen på omfanget av produksjonen, og ifølge enkelte egenskaper av rheniumlegeringer med wolfram og molybden er egenskapene til de enkelte dualmetaller overlegne. Slike legeringer har høye mekaniske egenskaper ved rom og forhøyede temperaturer, dannelse reduksjon og vibrasjon, er ikke embrettable etter krystallisering, de er godt sveiset, danner en krukket plastsøm. De er preget av høy korrosjonsben i aggressive miljøer.

Rhenium legeringer brukes som et strukturelt materiale i forskjellige driftsforhold ved høye temperaturer (\u003e 1800 ° C) og spenning, som ansvarlige deler av elektroovacuumanordninger, materialet av elektrokontakter, elastiske elementer av forskjellige innretninger og mekanismer, etc. Egenskapene til rheniumlegeringer med ildfaste metaller og nikkel er beskrevet ovenfor (se tabell 9) og i tabell. 88 oppsummerte noen fi-zico-mekaniske egenskaper av wolfram legeringer og molyb den rhenium.

Nikkel-Rhenium legeringer brukes i luftfart, som brukes som kjerneroksydkatoder, preget av økt pålitelighet og holdbarhet. Nickeli doping fører til en forbedring i sin styrkeegenskaper når de lagrer plastisitet. Disse legeringene har også høy varmebestandighet, vibraroler og former.

I de senere år har russiske forskere utviklet nye supera-piler rheniumholdige nikkel legeringer med uni-saltede egenskaper for arbeidere skovler og disker av luftfart og energi gassturbiner. Dette er tre grupper av nikkel-rhenium legeringer.

1. Varmebestandige nikkellegeringer som inneholder 9-12%Re. , for fremstilling av arbeidere av turbinblad, arbeider på permanent til 1100 ° C.

2. intermetalliske nikkel legeringer (1-2%Re. ) Basert på tilkoblingenNI 3 Al. for fremstilling av turbinbladene, arbeider ved temperaturer opp til 1250 ° C.

3. Varmebestandig nikkel legeringer (1-2%Re. ) For fremstilling av plater av turbiner som opererer ved temperaturer på 850-950 ° C.

Tabell 88.

Noen fysisk-mekaniske egenskaper av rhenium legeringer med wolfram og molybden

Bruken av hvilken som skal brukes nedenfor, er et element i et kjemisk periodisk bord under atomindeksen 75 (re). Navnet på stoffet skjedde fra Rhinen i Tyskland. Oppdagelsen av dette metallet anses å være 1925. Den første signifikante satset av materiale ble oppnådd i 1928. Dette elementet refererer til den siste analoge med en stabil isotop. Rheniet i seg selv er et metall med en hvit fargetone, og dens pulvermasse er svart. Smelte- og kokende temperaturer er fra +3186 til +5596 grader Celsius. Den har paramagnetiske egenskaper.

Funksjoner

Bruken av rhenium er ikke så bredt på grunn av sine eksepsjonelle parametere og høye kostnader. Ved +300 ° C begynner metallet å være aktivt utsatt for oksidasjon, hvorfra prosessen avhenger av den ytterligere økning i temperaturen. Dette elementet er stabilt enn wolfram, med hydrogen og nitrogen, ikke samhandler, og gir bare adsorpsjon.

Ved oppvarmet, noteres en reaksjon med klor, brom og fluor. Rhenium er ikke oppløst bare i salpetersyre, og amalgam dannes når man samhandler med kvikksølv. Reaksjonen med den vandige sammensetningen av hydrogenperoksid forårsaker dannelsen av rheniumsyre. Dette elementet er den eneste blant ildfaste metaller som ikke danner karbider. Bruken av rhenium deltar ikke i biokjemi. Det er liten informasjon om mulig virkning. Blant pålitelige fakta - toksisitet og giftighet for levende organismer.

Bytte

Rhenium - metall, som er ekstremt sjeldent. I naturen er det oftest funnet i kombinasjon med wolfram og molybden. I tillegg er urenheter tilgjengelige i mineralsedimentene til naboene på bordet. For det meste gruvedrift utføres fra molybdenavsetninger ved tilhørende utvinning.

I tillegg er elementet i spørsmålet ekstrahert fra Jescanitten er et svært sjeldent naturlig mineral, som er så oppkalt etter Kasakakh-bosetningen nær innskuddet. Et annet rhenium kan skilles fra Cchedan, zirkonium, kolumbit.

Metall er dispergert over hele verden i en ubetydelig konsentrasjon. Blant de berømte gruvesiderne, hvor det er i betydelige mengder, vurderes Kurilsky i Russland. Åpne innskudd i 1992. Her er metallet representert som ligner på strukturens molybden (res 2).

Gruvedrift utføres på en liten plattform som er vert på toppen av sovende vulkanen. Det er aktivt termiske kilder, som indikerer utvidelsen av feltet, som er foreløpig estimert av størrelsesorden 37 tonn av dette metallet per år.

Den andre produksjonen anses som et felt av rhenium, egnet for utvinning for industriell element. Det ligger i Finland og kalles Khitachi. Der er metallet ekstrahert fra et annet mineral - Tarkianite.

Å skaffe

Rhenium oppnås ved å behandle primære råvarer, som i utgangspunktet har en lav prosentandel av innholdet i dette materialet. Oftest ekstrahert element fra kobber og molybden sulfider. Rhenium legeringer blir utsatt for pyrometallurgiske effekter, som brukes når man arbeider med smeltemalm, konvertering og brenning.

Overdreven smeltepunkter gjør det mulig å oppnå re-207, som er forsinket av spesielle opptaksenheter. Det skjer at en del av elementet bosetter seg i vismannen etter avfyring. Fra dette stoffet kan rent materiale oppnås ved hydrogen. Deretter er det resulterende pulverstoffet innebygd direkte til rhenium-ingots. Bruken av malm for ekstraksjonen av elementet under vederlag er ledsaget av utseendet av et bunnfall i matt. Ytterligere konvertering av denne sammensetningen lar deg skille rheniumet ved eksponering for visse gasser.

Teknologiske øyeblikk

Det er mulig å oppnå ønsket konsentrasjon under produksjon på grunn av eiendomsegenskapene og bruken av svovelsyre. Etter passasjen av spesielle rengjøringsmetoder er det mulig å markere et rent element fra malm.

Denne metoden er ikke veldig produktiv, utgangen fra det rene produktet er ikke mer enn 65%. Denne indikatoren varierer avhengig av metallinnholdet i malm. I denne jorda utføres vitenskapelig forskning regelmessig for å identifisere mer avanserte og alternative produksjonsmetoder.

Moderne teknologier gjør det mulig å optimalisere eiendommene til rheniumet oppnådd kunstig. En slik løsning tillater bruk av vandig løsning i stedet for sur. Dette gjør det mulig å fange betydelig mer rent metall under rengjøring.

applikasjon

Først vurdere de viktigste egenskapene til elementet som er under vurdering, som det er spesielt verdsatt:

• Infusibility.
• Minimal korrosjonseksponering.
• Mangel på deformasjon når de blir utsatt for kjemikalier og syrer.

Siden prisen på dette metallet er ekstremt høyt, brukes det hovedsakelig i sjeldne tilfeller. Hovedområdet for anvendelse av dette elementet er produksjonen av varmebestandige legeringer med ulike metaller, som brukes i strukturen av missiler og luftfartsindustrien. Som regel brukes rhenium til frigjøring av reservedeler til supersoniske krigere. Slike formuleringer innbefatter minst 6% av metallet.

Slike kilde ble raskt omgjort til et grunnleggende midler for å skape reaktive kraftenheter. Samtidig begynte materialet å bli ansett som en militærstrategisk reserve. Spesielt gitt termiske par tillater måling av temperaturer i store områder. Det aktuelle elementet gjør det mulig å forlenge flertallet av de aggregerte metallene deres levetid. Fra rhenium er bruken av som diskuteres ovenfor, er fjærene også laget for nøyaktig utstyr, platinmetaller, spektrometre, trykkmålere.

Nærmere bestemt er det en wolfram med et rheniumbelegg. På grunn av dens kjemiske motstand er dette metallet inkludert i de beskyttende belegg mot det sure og alkaliske medium.

Rhenium brukes også til fremstilling av spesielle kontakter. De har egenskapen til selvrensende i tilfelle kortsiktig nedleggelse. På vanlige metaller forblir det oksydert, som ikke tillater strøm. Gjennom de fornyede legeringene passerer også dagens, men ingen spor etter henne forlater. I denne forbindelse har kontaktene fra dette metallet et langt levetid.

Det viktigste aspektet av bruken av rhenium var muligheten for bruk for å skape katalysatorer som bidrar til å produsere visse komponenter av bensinbrensel. Muligheten for å bruke et kjemisk element i oljeindustrien har ført til en økning i etterspørselen på det aktuelle markedet flere ganger. I verden ble seriøst interessert i dette unike materialet.

Aksjer

Det er verdt å merke seg at den globale bestanden av rhenium er minst 13 tusen tonn bare i molybden og kobberavsetninger. De er de viktigste kildene til denne komponenten i metallurgisk industri. Mer enn 2/3 av alt rhenium på planeten er inneholdt i slike konfigurasjoner. De resterende tredje er sekundære restene. Hvis du reduserer alle bestandene til reserver til en enkeltnevner, bør de være nok i minst tre hundre år. Ved beregning av forskere ble det ikke tatt hensyn til sekundær bruk. Lignende prosjekter ble utviklet i lang tid, noen av dem har bevist sin verdi.

Koste

Prisene på produktet av de fleste kategorier er dannet av tilgjengelighet og etterspørsel av varer. En slik komponent, som rhenium, refererer til en av de dyreste metallene i verden, så det er ikke for hver produsent av lomme, selv om den har unike egenskaper som lar deg nede kostnadene ved dyre bruk. Samtidig har Rhenium slike parametere, som ingen andre metaller er lagt ut. For å skape rom og luftfartsstrukturer, er egenskapene egnet. Det er ikke overraskende at prisen er høy, selv om den tilsvarer alle indikatorene som er karakteristiske for dette unike materialet.

Allerede i 2011 var gjennomsnittlig kostnad for rhenium ca 4,5 amerikanske dollar per gram. Deretter ble eventuelle tendenser for lavere priser observert. Ofte avhenger den endelige kostnaden av graden av metallrensing. Prisen på materialet kan nå tusenvis av dollar og høyere.

Historieåpning

Dette elementet ble åpnet av tyske kjemikere - ID og Walter Noddakov i 1925. De gjennomførte forskning ved hjelp av colomburalanalyse i laboratoriet til Siemens og Shake-gruppen. Etter denne hendelsen ble det holdt en passende rapport på møtet i tyske kjemi-spesialister i Nürnberg. Etter et år tildelt teamet av forskere de to første milligramene rhenium fra molybden.

I en relativt ren form ble elementet bare oppnådd i 1928. For å oppnå en milligram av stoffet, var det nødvendig å resirkulere over 600 kilo norsk molybden. Industriell produksjon av dette metallet startet også i Tyskland (1930). Kapasiteten til behandlingsanlegg får lov til å oppnå ca. 120 kg metall årlig. På den tiden tilfredsstilt det fullt behovet for rhenium på hele verdensmarkedet. I Amerika ble den første industrielle 4,5 kg av unikt metall oppnådd i 1943 ved behandling av konsentrert molybden. Det var dette elementet som ble det siste åpne metallet med en stabil isotop. Alle andre analoger, tidligere åpnet, inkludert kunstig, hadde ikke slike egenskaper.

Naturlige reserver

Hittil, i henhold til de naturlige reserver av metallet under vurdering, kan listen over felt plasseres i følgende rekkefølge:

• Chilensk kopi.
• Amerikas forente stater.
• Øya i Ituurup, innskuddene som er estimert til 20 tonn per år (i form av vulkanske gassutbrudd).

I den russiske føderasjonen er semi-elementfeltene av hydrogen type anslått som seksjoner som har det maksimale potensialet for kobberporfi og kobber-molybdenmalm. Totalt å dømme av prognosene i spesialister, er rheniumområdet i Russland 2900 tonn (76% av statens ressurs). Løvenes andel av disse innskuddene er i (82%). Følgende innskudd i aksjer - Briquette-Jaratuahin-bassenget i Ryazan-regionen.

Utfall

Rhenium er et kjemisk element som refererer til en gruppe sjeldne metaller med unike egenskaper. Ovennevnte beskriver sin egenskaper, produksjonssteder, anvendelsesområde.

Effekten av dopping på deformasjonsadferd og mekaniske egenskaper av heterofase monokrystaller av legert varmebestandig legering basert på nr. 3A1

G.p. Grabowetskaya, Yu.r. Kolobov, v.p. Buntushkin1, e.v. Kozlov2.

1 Institutt for styrkefysikk og materialvitenskap SB RAS, Tomsk, 634021, Russland 2 All-Russian Institute of Aviation Materials, Moskva, 107005, Russland 3 Tomsk State Architectural And Construction University, Tomsk, 634003, Russland

Struktur og fasesammensetning av enkeltkrystaller ble studert ved metoder for rasterelektronmikroskopi<001 > Alloy type VKNA. Effekten av doping på deformasjonsadferd og temperaturavhengighet av de mekaniske egenskapene til enkeltkrystaller i temperaturområdet 293-1373 K studeres i temperaturområdet 293-1373 K .. Mulige fysiske grunner for å endre arten av deformasjonsadferdsmessig ved rhenium av enkeltkrystaller diskuteres<001 > Legeringer av VKNA-typen i temperaturområdet 2931 073 K.

Effekten av å legering på deformasjonsadferd og mekaniske egenskaper av heterofase enkeltkrystaller av dopet høytemperatur ni3al-basert legering

G.p. Grabovetskaya, Yu.r. Kolobov, v.p. Buntushkin, og E.V Kozlov

Strukturen og fasesammensetningen av enkeltkrystaller<001> Av VKHA-type legering har blitt undersøkt ved å skanne elektronmikroskopi. Effekten av å legering på avhengighet av mekaniske egenskaper av ovennevnte enkeltkrystaller i temperaturområdet 293-1 373 K er undersøkt. Betraktning er gitt til mulige fysiske grunner for å endre deformasjonsadferdsegenskaper for reas legering av enkeltkrystaller<001> Av VKHA-type legering i temperaturområdet 293-1 073 K.

1. Introduksjon

Perspektivmaterialer til turbinblad

for tiden, poly- og enkle krystaller av varmebestandige (Y + Y ") nikkel legeringer med en stor

volumfraksjon av fase (intermetallisk №3a1) med super-

l12 struktur. Slike legeringer har høy varmeproof og kan fungere lenge på høye temperaturer. Polykrystallinske legeringer basert på nr. 3A1 ganske godt undersøkt

Spesielt ble det funnet at i slike materialer er prosessene for deformasjon og ødeleggelse under høytemperaturkrepp lokalisert i grensene til kornene. Dette fører til fremveksten og diffusjonskontrollert vekst av korngrense kileformede sprekker

Med samtidig utvikling av glidning på korngrenser. Fraværet av korngrenser i enkeltkrystaller av disse legeringene eliminerer de negative effektene av korngrenseprosesser og tillater det

implementere ytelsen til legeringene under vurdering.

I arbeidet er det vist at i prosessen med deformering av enkeltkrystaller (Y + Y /) - legeringer når tangentspenninger oppnådd i det nåværende systemet med glidende kritisk størrelse, skjer hendelsen av slip på grensesnittgrensene til U / Y. "Slide utvikler først i fasen, og forekommer så slowworrow av høystyrkepartikler i" fase dislokasjoner. I fremtiden, med en økning i deformasjonen, utvikler glidningen også i "-fase. Samtidig er den for det meste lokalisert i en mindre holdbar Y-fase. Derfor jo mindre i volumet av y-fasen , jo større glidende i fasen og jo høyere motstanden mot deformasjonen av enkelt krystall (+ U ") - legering. En annen måte å øke styrken til enkeltkrystaller (Y + Y ") - legeringer - doping med elementer som øker styrkeegenskapene til U og Y7-fasene.

© Grabovetskaya G.p., Kolobov Yu.r, Buntushkin v.p., Kozlov E.V., 2004

I dette papiret ble det utført en studie ved effekten av doping på deformasjonsadferd og temperaturavhengigheten av de mekaniske egenskapene til komplekse legerings-enkeltkrystaller basert på Ni3al.

2. Material- og testmetoder

Materialer som brukes enkeltkrystaller<001 > Ni3al-baserte legering som inneholder elementer CR, TI, W, MO, HF, C, det totale antallet som ikke overstiger 14 vekt. % (Legering type VKNA).

Legeringsmikrostrukturen ble undersøkt ved hjelp av et raster (Philips SEM 515) mikroskop. Fasesammensetningen ble bestemt av metodene for røntgenstrukturanalyse ved installasjon av Dron-2.

Mekaniske strekkprøver ble utført på en oppgradert PV-3012M-installasjon i temperaturområdet 293-1373 K med en hastighet på 3,3 * 10-3 C1. Prøver for mekanisk testing i form av et dobbeltblad med dimensjoner av arbeidsdelen 10x2.5x1 mm ble kuttet ut med en elektrisk rengjøringsmiddel. Før prøving fra overflater ble prøvene fjernet med et lag med en tykkelse på ca. 100 μm med mekanisk sliping og elektrolytisk polering.

3. Resultatene av eksperimentet og deres diskusjon

Studier Studier har vist at i den opprinnelige tilstanden (stat 1) av enkeltkrystaller<001 > Legering

typen VKNA inneholder to faser-Y og U7. I volumet av legeringen, store tildelinger av feil form i "-faser med dimensjoner på 30-100 μm og en fin blanding av plater U7 og U-faser, størrelser av rekkefølgen av flere mikrometer i lengde og ~ 1 μm i bredde (Fig. 1, a). Hovedvolum Det opptar Y-fasen (-90%) - en fast løsning basert på Ni3al. I dette tilfellet er volumfraksjonen av store deler av y-fasen -22%.

Introduksjon til legeringen av en liten (mindre enn 2 vekt%)

rug (tilstand 2) fører til utseendet i

volumet av enkeltkrystaller i tredje fase - A1 ^ E. Imidlertid overstiger dens volumetriske andel ikke 0,5%. Hovedvolumet av materialet opptar fortsatt U7-fasen (-75%). I dette tilfellet reduseres volumfraksjonen av store sekresjoner av U7-fasen til 10%, og deres dimensjoner er opptil 5-30 mikrometer (figur 1, b).

I fig. 2, 3 presenterer typiske strømningskurver og temperaturavhengighet av mekaniske egenskaper ved strekk monokrystaller<001 > WP-legering i tilstand 1 i temperaturområdet 293-1 373 K. Fra fig. 2 Det kan ses at på strømningskurver av de angitte enkeltkrystaller ved temperaturer under 1073 K er det et utvidet stadium av deformasjonsherding med en høy deformasjonsherdingskoeffisient, som er karakteristisk for flere krystaller i oktahedral-planer med enkeltkrystaller med overbygningen L12 . Denne karakteren av glidning er bekreftet av tilstedeværelsen på en pre-polert overflate av enkeltkrystaller<001 > Legen for typen VKNA er 1 etter testing i temperaturområdet 293-1 073 til tynne og / eller grove spor av glidning i to gjensidig vinkelrette glidesystemer som passerer gjennom begge faser uten å forstyrre.

På kurver av monokrystaller<001 > Legeringen av VKNA-typen er i tilstand ved temperaturer 1 273 og 1373 k Det er en plattform eller en akutt tann av utbyttestyrke, etterfulgt av et utvidet trinn for deformasjonsherding med lav deformasjonsherdingskoeffisient. Denne typen strekkkurver er typisk for enkeltkrystaller med overbygning L12 dersom deformasjonen utføres ved glidekontorer i terningen i kuben. Ved en pre-polert overflate av prøvene etter testing ved temperaturer over 1073, blir sporene ikke observert, som er karakteristisk for kubisk slip i enkeltkrystaller<001 > Intermetallide nummer 3A1. I nærheten av ødeleggeren vises sprekker. De befinner seg på grensene til delen av store dand-riter av U7-fase og fine blanding (Y + U7) -faser. Tettheten av sprekker P er ikke høy. For eksempel, etter testen

Fig. 1. Struktur av SPNA legering enkeltkrystaller i stater 1 (a) og 2 (b)

Deformasjon,%

Fig. 2. Monokrystale flytkurver<001> AV-legering i tilstand 1, beregnet i tilnærming av jevn forlengelse: 293 (1); 873 (2); 1073 (3); 1273 (4); 1373 K (5)

Temperatur, K.

Fig. 4. Avhengighet av størrelsen på styrken (1), utbyttestyrken (2) og deformasjonen til ødeleggelsen (3) på temperaturen på testen av enkeltkrystaller<001 > Legering type VKNA i staten 2

tania ved 1373 til P er -10 mm-2. Lengden på sprekker varierer fra 20 til 150 mikron.

Spesielle flytkurver for enkeltkrystaller<001 > Legeringen til VKNA-typen observeres ved en temperatur på 1,073 K. For denne temperaturen er det en meget kort fase av deformasjonsherding karakterisert ved en maksimal deformasjonsherdingskoeffisient, som erstattes av mykningsstadiet. På overflaten av prøvene etter strekk ved en temperatur på 1073 K, observeres begge spor av glidning i to gjensidig vinkelrette glidesystemer og sprekker.

Fra fig. 3 Det kan ses som for enkeltkrystaller< 001 > Legeringen til VKNA-typen er i tilstand 1 er preget av en monotont økning i utbyttestyrken A02 i temperaturområdet 293-1 073 K, og deretter etter å ha nådd maksimumet ved en temperatur nær 1,073 K, dens kraftige dråpe. Plastisitet monokrystaller<001 > Legering

typen VKNA er i stat 1 med økende temperatur avtagelser, når et minimum ved en temperatur på 1073 K, og øker deretter. Størrelsen på styrken av AV Monocrystals<001 > Legen til VKNA-typen er i tilstand 1 i temperaturområdet 293-873 til nesten uendret. Med en økning i temperaturen på AB, øker den i økende grad og når det gjelder maksimalt 1073 K, dråper kraftig.

Således er temperaturavhengigheten av deformasjonsadferansen, styrken og plastegenskapene til enkeltkrystaller<001 > Legeringen av VKNA-typen er i tilstand 1 ligner den uregelmessige avhengigheten av intermetalliske monokrystaller nr. 3A1.

Doping med rhenium fører til en betydelig økning i verdier av en 02 og og i enkeltkrystaller<001 > Legeringstype VKNA i temperaturområdet fra rom til 873 K (Fig. 4), som kan skyldes fast

Fig. 3. Avhengigheten av størrelsen på styrken på (1), strømningsgrensen. 5. Monokrystale flytkurver<001> Legering VKNA i

Ære (2) og deformasjon før ødeleggelsen (3) på temperaturen på stående 2, beregnet i tilnærming av jevn forlengelse:

monokrystaller<001> Legering type VKNA i tilstand 1 293 (1); 1073 (2); 1173 (3); 1273 (4); 1373 K (5)

mørtel herding. Samtidig, i det angitte temperaturområdet, er verdiene til A0 2 og AB nesten konstant. Ved temperaturer over 873 til verdiene til A02 og A i enkeltkrystaller<001 > Legeringen av VKNA-typen er i tilstand 2 skarpt redusert til verdiene som tilsvarer staten 1. Verdien av 8 enkeltkrystaller<001 > Legering av VKNA-typen når den dopet med rhenium, tvert imot, er redusert i forhold til de tilsvarende verdiene 8 for tilstand 1. Imidlertid i hele temperaturområdet øker den monotonisk med økende temperaturer fra 16 til 33% (fig . 4).

I fig. 5 presenterer typiske flytkurver når de strekker monokrystaller<001 > Legeringstype VKNA er i en tilstand 2 i temperaturområdet 2931373 K. Fra fig. 5 Det kan ses at på strømningskurven til de angitte enkeltkrystaller ved romtemperatur er det et utvidet stadium av deformasjonsherding med en stor deformasjonsherdingskoeffisient enn tilsvarende tilstand 1. Med en økning i testtemperaturen, lengden på Stammen herding av enkeltkrystaller<001 > Alloy Typen VKNA er i en tilstand av 2 monotonisk øker, og der redusert monotont. Mens dfor enkeltkrystaller<001 > Alloy Typen VKNA er i stat 1 med økende temperatur varierer med en kurve med maksimalt (figur 2).

På en pre-polert overflate av enkeltkrystaller<001 > WP-legering 2, så vel som på overflaten av enkeltkrystaller<001 > Legeringen til VKNA-typen er i tilstand 1, etter strekk i temperaturområdet 293-1073 K Det er tynne og / eller grove spor av glidning i to gjensidig vinkelrette glidesystemer, og etter testing ved temperaturer over 1073 er \u200b\u200bdet ingen spor av glidende. I dette tilfellet, tettheten og lengden av sprekker på overflaten nær ødeleggeren i enkeltkrystaller<001 > VKNNNA-legering er 2 mindre enn i staten 1. Så, etter å ha strekket på 1373 til tettheten av sprekker på overflaten av enkeltkrystaller<001 > VKNA-legeringen er i en tilstand på 2 er -3 mm-2, og lengden på sprekker varierer fra 15 til 30 mikrometer.

Dermed viser de oppgitte dataene at doping fører til en kvalitativ forandring i deformasjonsadferdene til enkeltkrystaller<001 > Legeringer av VKNA-typen i temperaturområdet 2931073 K.

Anomaløs avhengighet av deformasjonsadferansen og styrkeegenskapene til intermetallid nr. 3A1 på temperatur, i samsvar med, er forbundet med dannelsen av L12 av termoaktiverte dislokasjonsbarrierer for Kira-Wilsdorf, som reduseres i prosessen med deformasjon i singel krystaller.

poly i et bestemt temperaturområde er praktisk talt ikke ødelagt. Dislokasjonsbarrierer som Kira-Wilsdorf er to splitte superfattige dislokasjoner, assosiert med en stripe av anti-fase-grensen i kubeplanet. Aktiveringsenergien til dannelsen og ødeleggelsen av disse barrierer bestemmes i stor grad av energiene i antifasegrensen og emballasjefeilen. Det er kjent at verdiene til anti-fasegrensen og den Ni3al intermetallinske emballasjefeil er signifikant avhengig av typen og antall legeringselementer. Herfra kan du anta at endringen i arten av temperaturavhengighetene til verdiene til ST02, STES og 8 enkeltkrystaller<001 > Legeringer av typen VKNA med doping er forbundet med en endring i størrelsesorden av anti-fase-grensen og emballasjefeilen i Y-fasen.

4. Konklusjon

Dermed fører doping til en endring i naturen av deformasjonsadferdene til enkeltkrystaller<001 > Avfallslegeringer i temperaturområdet 293-1073 K. Det er en økning i deog styrkeegenskapene til de angitte enkeltkrystallene samtidig som det opprettholdes tilfredsstillende plastisitet.

Litteratur

1. Tailor K.I., Buntushkin v.p., Melimevker OD. Konstruksjonslegering basert på Ni3al intermetallium // mit. - 1982. -№ 6. - P. 23-26.

2. Kolobov Y.R. Diffusjonsstyrte prosesser på grensen

cah korn og plastisitet av metallpolykrystaller. - Novosibirsk: Vitenskap, 1998. - 173 p.

3. Kolobov Yu.r., Kasymov M.K., Afanasyev N.I. Studie av loven

rom og mekanismer for høy temperatur ødeleggelse av legerte intermetalliske // FMM. - 1989. - T. 66. - Vol. 5. -C. 987-992.

4. Grabovetskaya G.p., Zverev i.K., Kolobov Y.R. Utvikling av plastisk deformasjon og ødeleggelse når krypet legerte legeringer basert på Ni3al med annet innhold av Bor // FMM. -1994. - T. 7. - Vol. 3. - P. 152-158.

5. Shalin R.E., Svetlov i.L., Kachanov E.b. og andre enkeltkrystaller av nikkel varmebestandige legeringer. - M.: Mekanisk Engineering, 1997. -333 P.

6. Parera J.P. Høy temperatur krystallkrystalllegemer. - M.: Metallurgi, 1982. - 272 p.

7. Kablov E.N., Golubovsky E.R. Varmebestandighet av nikkel legeringer. - M.: Mekanisk engineering, 1998. - 463 p.

8. Popov L.E, Koneva N.A., Tereshko I.V. Deformasjoner herding av bestilte legeringer. - M.: Metallurgi, 1979. -255 s.

9. Greenberg B.F., Ivanov M.A. Intermetallides: mikrostruktur, deformasjonsadferd. - Ekaterinburg: Niso Uro Ras, 2002. - 359 p.

10. thorntonp.h., Daviesp.g., Johnston T.I. Temperaturavhengig av strømningsstrømmen i Y-fasen basert på Ni3al // Metallurgical Transaksjoner. - 1970. - Nei 1. - P. 207-212.

11. LIU C.T, Pave d.p. Ni3al og dets legeringer // intermetalliske forbindelser. -1994. - V. 2. - P. 17-51.

12. VBISSERSE P. Svakestråle studie av dislokasjoner som beveger seg på (100) fly på 800 ° C i Ni3al // Philos. Mag. - 1984. - V. 50A. - P. 189-303.