Өндөр бат бэх TIC саваагаар бэхжүүлсэн цутгамал

Өндөр хромын титан карбидын нийлмэл саваа цутгамалуудын гүйцэтгэлийн давуу талууд

Өндөр хромын титан карбидын нийлмэл саваа нь өндөр хромын хайлштай матрицад титан карбидын (TiC) хатуу фазуудыг жигд тарааж үүсгэсэн нийлмэл цутгамал юм. Тэдний гүйцэтгэлийн давуу тал нь өндөр хромын хайлшийн өндөр бат бөх чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй, титан карбидын өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлын хооронд харилцан уялдаатай харилцан уялдаатай байдаг. Эдгээр нь элэгдэл, зэврэлт, нөлөөллийн ачаалал зэрэг хүнд хэцүү нөхцөлд ажиллахад тохиромжтой. Тэдний гол цутгах гүйцэтгэлийн давуу талуудын нарийвчилсан дүн шинжилгээг доор харуулав.

I. Онцгой элэгдлийн эсэргүүцэл: 'Хэцүү элэгдлийн эсэргүүцэл' ба 'Нөлөөллийн элэгдлийн эсэргүүцлийг' тэнцвэржүүлэх

Элэгдэлд тэсвэртэй цутгамал хийцийн гол давуу тал болох өндөр хромын титан карбидын нийлмэл саваа нь 'хатуу фаз + хүчтэй матриц'-ыг хослуулсан бүтцийн дизайнаар дамжуулан уламжлалт элэгдэлд тэсвэртэй материал болох 'хатуу боловч хэврэг' эсвэл 'хатуу боловч элэгдэлд тэсвэртэй биш'-ийн өвдөлтийг арилгахад тусалдаг:

Хатуу фазын элэгдэлд тэсвэртэй байдал: Титан карбид (TiC) нь элэгдэлд тэсвэртэй үндсэн фазын хувьд 9-9.5 Mohs хатуулагтай. Цутгамал дахь микрон хэмжээтэй бөөмс хэлбэрээр жигд тархсан нь 'хатуу элэгдэлд тэсвэртэй хаалт' үүсгэдэг. Хүдэр нунтаглах, металл цэвэрлэх, бөөмийн нөлөөлөл зэрэг ажлын нөхцөлд өртөх үед TiC нь зүлгүүрийн материалыг зүсэх, шахах үйлдлийг шууд эсэргүүцдэг. Түүний элэгдэлд тэсвэртэй байдал нь энгийн өндөр хромтой цутгамал төмрөөс (жишээ нь, Cr15 цуврал) 2-4 дахин их бөгөөд цэвэр титан карбидын элэгдлийн эсэргүүцлийн түвшинд ойртдог.

Өндөр хромын матрицаар баталгаажсан нөлөөллийн эсэргүүцэл: Өндөр хромын хайлштай матриц (ихэвчлэн 12%–20% Cr агуулдаг) нь дулааны боловсруулалтын дараа мартенсит + карбидын бүтцийг бүрдүүлдэг бөгөөд өндөр бат бэх (суналтын бат бэх ≥ 800 МПа) болон сайн хатуулаг (цохилтод тэсвэртэй ≥ ≥ ≥2; см) хоёуланг нь харуулдаг. Цутгамал нь цохилтын ачаалалд (жишээлбэл, материалын уналт, төхөөрөмжийн чичиргээ) өртөх үед матриц нь цохилтын энергийг шингээж, хэврэг хугарлын улмаас TiC хатуу фазыг унахаас сэргийлдэг. Цэвэр TiC цутгамал (хууралд өртөмтгий) эсвэл керамик элэгдлийн эд ангитай (цохилтод тэсвэртэй) харьцуулахад энэ нь 'элэгдэл ба нөлөөлөл' (жишээ нь, бутлуурын алх, дамжуулагч хоолойн доторлогоо) бүхий нарийн төвөгтэй хувилбаруудад илүү зохицдог.

II. Маш сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй: Олон төрлийн мэдээллийн хэрэгслээр хатуу ширүүн орчинд дасан зохицох

Өндөр хромын хайлш нь өөрөө зэврэлтэнд тэсвэртэй сонгодог материал бөгөөд TiC-ийн химийн идэвхгүй байдал нь нийлмэл цутгамал материалын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулж, зэврэлтэнд тэсвэртэй материалтай ажиллахад тохиромжтой.

Өндөр хромын матрицыг идэвхгүйжүүлэх хамгаалалт: Агаар, ус эсвэл сул идэмхий орчинд (жишээлбэл, хүхэр агуулсан бохир ус, сул хүчиллэг хүдрийн целлюлоз) өндөр хромын хайлш нь гадаргуу дээрээ нягт Cr₂O₃ идэвхгүй хальс үүсгэдэг бөгөөд энэ нь матрицын цаашдын исэлдэлт, зэврэлтээс сэргийлдэг. Хэдийгээр идэвхгүй хальс нь орон нутгийн хэмжээнд гэмтсэн ч Cr элементүүд нь зэврэлтээс хамгаалахын тулд тархаж, хурдан засах боломжтой.

TiC-ийн идэвхгүй байдлын улмаас зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх: TiC нь ихэнх хар металл (жишээ нь, нүүрстөрөгчийн ган, зэвэрдэггүй ган), өнгөт хайлш (жишээ нь: хөнгөн цагаан, зэс) болон ихэнх хүчил, шүлтүүдэд (баяжуулсан азотын хүчил зэрэг хүчтэй исэлдүүлэгч хүчлүүдээс бусад) идэвхгүй бөгөөд идэмхий орчинтой урвалд ордоггүй. Нийлмэл цутгамалд TiC-ийн тархсан тархалт нь матрицын идэвхгүй хальсыг гэмтээхгүй төдийгүй идэмхий орчин ба матрицын хоорондох холбоо барих талбайг багасгаж, зэврэлтийг улам бүр бууруулдаг. Түүний зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь энгийн өндөр хром агуулсан цутгамал төмрийн зэврэлтээс 30% -50% илүү байдаг тул эрэг орчмын хүдэр боловсруулах, химийн хаягдлын үлдэгдэл боловсруулах зэрэг зэврэлттэй элэгдэлд ашиглах боломжтой.

III. Өндөр температурт сайн тогтвортой байдал: Дундаас өндөр температурт элэгдлийн нөхцлийг тэсвэрлэх

Ихэнх органик элэгдэлд тэсвэртэй материал эсвэл хайлш багатай элэгдэлд ордог эд ангиудтай харьцуулахад өндөр хромын титан карбидын нийлмэл саваа нь өндөр температурт ажиллахад ихээхэн давуу талтай бөгөөд агломерын төхөөрөмжийн доторлогоо, халуун шаар зөөвөрлөх эд анги зэрэг дунд болон өндөр температурт элэгдлийн орчинд (300-800 ° C) дасан зохицож чаддаг.

TiC-ийн өндөр температурт хатуулгийг хадгалах: Титан карбидын хайлах цэг нь 3140 ° C бөгөөд 800 ° C-аас доош үед бараг зөөлрдөггүй. Түүний өндөр температурт хатуулаг (HRA ≥ 85) нь өрөөний температурын хатуулагтай харьцуулахад ердөө 5%-8%-иар буурч, өндөр температурт зүлгүүрийн материалын элэгдлийг тасралтгүй эсэргүүцэх боломжийг олгодог. Үүний эсрэгээр, энгийн өндөр хромтой цутгамал төмрийн элэгдэлд тэсвэртэй байдал (хатуулгийн алдагдал 30% -иас дээш) 500 ° C-аас дээш температурт матриц зөөлрөхөөс болж огцом буурдаг.

Өндөр хромын матрицын өндөр температурт исэлдэлтийн эсэргүүцэл: Өндөр хромын матриц дахь Cr элементүүд нь өндөр температурт илүү тогтвортой Cr₂O₃ + TiO₂ нийлмэл ислийн хальс үүсгэдэг (TiC-ийн исэлдэлтээс үүссэн TiO₂ нь Cr₂O₃ бүтэцтэй нийлэгждэг). Энэхүү хальс нь хүчилтөрөгчийг цутгах дотоод хэсэгт тархахаас сэргийлж, матрицын өндөр температурт исэлдэлтийн задралаас зайлсхийж, өндөр температурт ажлын нөхцөлд бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг хангана.

IV. Цутгах процессын сайн дасан зохицох чадвар, хэмжээсийн тогтвортой байдал

Өндөр хром агуулсан титан карбидын нийлмэл бүтэц нь өндөр хатуулагтай TiC фазуудыг агуулдаг ч тэдгээр нь сайн цутгах чадвартай хэвээр байгаа бөгөөд цутгамал нь маш сайн хэмжээсийн нарийвчлалтай, тогтворжсоны дараа үйлчилгээний тогтвортой байдлыг хангадаг.

Цутгах үйл явцтай нийцтэй байдал: TiC (ихэвчлэн 5-50 μм) ширхэгийн хэмжээг тохируулж, чийгшүүлэх чадварыг сайжруулахын тулд газрын ховор элемент (жишээ нь, Ce, La) нэмснээр элс цутгах, төвөөс зугтах цутгах зэрэг уламжлалт процессуудыг үйлдвэрлэлд ашиглаж болно. Цутгамал нь янз бүрийн тоног төхөөрөмжийг суурилуулах шаардлагыг хангахын тулд саваа, хоолой, хавтан гэх мэт янз бүрийн хэлбэртэй байж болно (жишээлбэл, нүүрсний тээрмийн бул, дамжуулах эрэг).

Агшилт ба хэв гажилтын эсэргүүцэл бага: TiC (7.4×10⁻⁶/°C) ба өндөр хромын матриц (11–13×10⁻⁶/°C) хоорондын дулааны тэлэлтийн коэффициентийн зөрүү бага байдаг тул цутгах хөргөлтийн явцад дулааны стрессээс үүссэн хагарал үүсэх магадлал бага байдаг. Үүний зэрэгцээ, нийлмэл цутгамал материалын дулааны тэлэлтийн хурд нь өрөөний температураас өндөр температурт (≤ 12×10⁻⁶/°С) тогтвортой байх ба үйлчилгээний явцад температурын хэлбэлзлээс шалтгаалан хэмжээсийн хэв гажилт үүсэхгүй, тоног төхөөрөмж (жишээлбэл, холхивчийн байрлал, битүүмжлэх гадаргуу) холбох нарийвчлалыг баталгаажуулдаг.

V. Үйлчилгээний урт хугацаа ба хэмнэлт: Ашиглалтын иж бүрэн зардлыг бууруулах

Бүрэн амьдралын мөчлөгийн хэтийн төлөвөөс харахад өндөр хромын титан карбидын нийлмэл савааны гүйцэтгэлийн давуу талууд нь эдийн засгийн үр өгөөж болгон шууд орчуулагддаг.

Хэт урт ашиглалтын хугацаа: 'элэгдэлд тэсвэртэй + зэврэлтэнд тэсвэртэй + нөлөөллийн эсэргүүцэл' зэрэг цогц гүйцэтгэлд тулгуурлан эдгээр цутгамал хийцүүдийн ашиглалтын хугацаа нь энгийн өндөр хромтой цутгамал төмрийн эд ангиудынхаас 2-3 дахин, өндөр манганы ган эд ангиудынхаас 4-6 дахин их байдаг. Энэ нь сэлбэг хэрэгслийг солихын тулд тоног төхөөрөмжийг зогсоох давтамжийг бууруулдаг (жишээлбэл, уурхайн бутлуурын алхны хувьд солих хугацааг 1-2 сараас 6-12 сар хүртэл сунгаж болно).

Засвар үйлчилгээ, солих зардал бага: Хэдийгээр анхны худалдан авалтын зардал нь энгийн элэгдэлд тэсвэртэй материалаас өндөр боловч ашиглалтын хугацааг уртасгаж, гэмтлийн засвар үйлчилгээ багассанаар нэгж хугацааны ашиглалтын иж бүрэн зардал (худалдан авалт, суурилуулалт, сул зогсолтын алдагдлыг оруулаад) 40%-60%-иар буурах боломжтой. Эдгээр нь ялангуяа томоохон үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжийн гол элэгдлийн хэсгүүдэд (жишээлбэл, цементийн босоо тээрэм, металлургийн цувимал) тохиромжтой.

Дүгнэж хэлэхэд, өндөр хромын титан карбидын нийлмэл саваа цутгамалуудын гүйцэтгэлийн давуу тал нь 'олон шинж чанарыг синергетик оновчлох' дээр төвлөрдөг. Эдгээр нь титан карбидын хэт элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг хадгалж зогсохгүй өндөр хромын матрицаар дамжуулан хатуу материалын хэврэг, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлын дутагдлыг нөхөж, цутгах чадвар, хэмнэлтийг тэнцвэржүүлдэг. Эдгээр нь уул уурхай, барилгын материал, металлурги, химийн инженерчлэл зэрэг салбарт 'элэгдэл ихтэй, ажлын нарийн төвөгтэй нөхцөлтэй' элэгдэлд тэсвэртэй цутгамал юм.