Моделирование окисления мелкозернистого интерметаллидного сплава
07.08.2023
Сотрудники молодежной лаборатории нелинейной механики метаматериалов и многоуровневых систем Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН исследовали коррозию TiAl сплава вследствие зернограничной дифузии кислорода.
Ti-Al сплавы имеют малый удельный вес за счет низкой плотности, высокие значения модуля упругости и предела текучести и хорошее сопротивление ползучести. Их используют для изготовления деталей турбин, автомобильных моторов, применяют в качестве защитных покрытий. Применение этих сплавов ограничивается окислением при высоких температурах, что связано с особенностями структуры и наличием микро и нано размерных зерен. Исследователи с использованием двумерной математической модели провели анализ начальной стадии процесса окисления в мелкозернистом интерметаллидном сплаве TiAl с учетом диффузионного механизма проникновения окислителя в материал матрицы по границам зерен, учитывается стадийность химических реакций. В работе было продемонстрировано влияние соотношения констант реакций и проведен анализ влияние изменения состава в процессе окисления на кинетику процесса. Показано, что наноструктурирование поверхности может приводить к ускорению процессов окисления с образованием хрупких нестабильных соединений. Полученные при моделировании результаты соответствуют экспериментальным данным, описанным в литературе по окислению TiAl сплавов.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2022-0003.
M.V. Chepak-Gizbrekht, A.G. Knyazeva, Oxidation of TiAl alloy by oxygen grain boundary diffusion, Intermetallics. Vol. 162, 2023, P. 107993. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2023.107993.
Источник: ИФПМ СО РАН