Исследование адгезионных характеристик силицидных покрытий на молибдене методом склерометрии

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

?амозалечивающуюся оксидную пленку [31].

Жаростойкость и термостойкость силицидного покрытия на молибдене значительно повышаются, если слой MoSі2 легировать металлами, например, хромом и железом [32]. Высокая жаростойкость покрытий в диапазоне температур 1300-1450 С обусловлена образованием сплошной стекловидной пленки диоксида кремния, которая при наличии в ней небольшого количества легирующих элементов становится более легкоплавкой по сравнению с нелегированной, имеет большую текучесть, способна залечивать образующиеся дефекты и облегчает релаксацию термических напряжений во время резкого изменения температуры изделия. С повышением температуры эксплуатации силицидного покрытия фактор диффузного растворения дисилицида молибдена в металлической основе является доминирующим.

Использования более толстых покрытий не дает желательных результатов, поскольку с увеличением толщины в защитном слое растут трещины, которые приводят к уменьшению срока службы покрытия. Значительно затормозить нежелательные диффузные процессы на границе покрытия с основой можно созданием барьерных слоев [33]. Торможение диффузии наблюдается в тех случаях, когда диффундирующий элемент образует многокомпонентные соединения.

Перспективным направлением защиты молибденовых изделий от окисления является создание композиционных многослойных покрытий, в которых каждый слой выполняет определенную функцию (обеспечивает жаростойкость, препятствует паразитному взаимодействию покрытия с основой; оказывает содействие релаксации напряжений в покрытии, сглаживает перепады КТР в системе и др.) [34].

Исследования деградации защитных силицидных покрытий на молибдене позволили сформулировать основные факторы, инициирующие деградацию защитных свойств силицидных покрытий при их высокотемпературной эксплуатации в окислительной атмосфере [35]. Принято выделять:

трещины роста, т.е.трещины, образующиеся в процессе нанесения диффузионного дисилицидного покрытия за счет релаксации внутренних напряжений, возникающих вследствие больших (в 2,6 раза) объемных изменений при росте силицидной фазы;

кристаллизация образующегося при высоких температурах на поверхности силицида аморфного SiO2 под воздействием окислов молибдена;

испарение и разложение Si02 при предельно высоких температурах (выше 1750 оС);

большое различие коэффициентов термического расширения диоксида кремния Si02 и силицидов молибдена;

диффузионное рассасывание высшей фазы (дисилицида) вследствие изначальной термодинамической нестабильности покрытия [36].

1.3 Метод акустической эмиссии и его применение для изучения разрушения покрытий и материалов

 

1.3.1 Явление АЭ: возникновение, характер, сигналы

Акустико-эмиссионный отклик материала зависит от его структуры и режима создания напряженно-деформированного состояния в нем. Разные материалы при различных способах нагружения очень сильно отличаются друг от друга по своему акустико-эмиссионному поведению. Существует 2 основных фактора, приводящих к высокой эмиссивности - это хрупкость и гетерогенность материала. Вязкие механизмы разрушения, например, слияние пор в мягких сталях, напротив, приводят к низкой эмиссивности (по энергии и числу сигналов).

Простейшим типом волны от акустико-эмиссионного источника является импульс напряжения, соответствующий смещению поверхности материала (рис. 1.2).

 

Рис. 1.2 - Простейшая волна АЭ, возникающая в источнике

 

Волновое смещение описывается функцией, близкой к ступенчатой. Напряжение, соответствующее смещению, имеет форму импульса, ширина и высота которого зависят от динамики процесса излучения. Импульсы таких источников, как проскок микротрещины или разрушение осажденных фракций имеют малую длительность (порядка микросекунд или долей микросекунд). Амплитуда и энергия первоначального импульса акустической эмисcии может меняться в широком диапазоне в зависимости от типа источника акустической эмиссии. Зародившаяся волна (импульс) распространяется от источника во всех направлениях, при этом распространение в соответствии с природой источника может носить ярко выраженный анизотропный характер (т.е. зависимость скорости распространения от направления).

Форма первоначальной волны претерпевает существенные изменения при распространении в среде материала и при преобразовании датчиком, поэтому сигнал, пришедший с датчика, весьма отдаленно напоминает исходный сигнал от источника (рис. 1.3).

 

Рис. 1.3 - Типичный импульсный сигнал акустической эмиссии

 

Такое изменение формы акустико-эмисcионного сигнала является важной проблемой, с которой приходится сталкиваться как при исследованиях функции источника, так и при решении практических задач неразрушающего контроля. Многие исследователи в области испытания материалов и неразрушающего контроля больше заинтересованы в получении статистических оценок параметров акустической эмисcии, чем в подробном изучении характеристик отдельных источников эмиссии. Они используют узкополосную аппаратуру, позволяющую измерять лишь некоторые параметры формы сигналов, но одновременно с этим - регистрировать большие потоки сигналов (сотни сигналов в секунду).

1.3.2 Физическая сущность, источники и особенности метода АЭ

Все источники возбуждения АЭ по характеру можно разделить на два типа: внешние и внутренние. Наиболее известные внешние источники - это соу?/p>