Карбидное упрочнение ниобиевых сплавов

Для повышения механической прочности конструкционных композитов на основе тугоплавких металлов применяют дисперсные частицы высокомодульных соединений, характеризующихся достаточной термодинамической стабильностью в матричных сплавах. К таким высокомодульным соединениям следует относить карбиды и нитриды переходных металлов, а также оксиды гафния, тория.

Упрочнение ниобиевых сплавов достигается введением в ниобий контролируемого количества карбидообразующего металла и углерода. При этом получают смешанные карбиды (Nb, Me)С, состав которых определяется количеством переходного металла и углерода, вводимого в основу. Содержание углерода в таких конструкционных материалах составляет 0,4—0,5 мас. %. При этом свойства жаропрочных ниобиевых сплавов существенно повышаются.

В табл. 15.2 и 15.3 приведены химические составы и высокотемпературные свойства дисперсноупрочненных отечественных ниобиевых сплавов.

Для повышения высокотемпературной прочности ниобиевые сплавы подвергают термической обработке — закалке от 1900 °С с охлаждением в масле или расплаве олова. При этом в матрице формируются карбидные частицы, фазовый состав которых отвечает формуле Nb2C и Nb3C2 (е-карбид).

Выделившиеся карбидные фазы распределяются по границам зерен и субзерен металла основы. При наличии в металле основы (Nb) карбидообразующего элемента (Zr, Ti) возможно превращение Е-карбида в сложный карбид (например, (Zr, Nb)C). Протекание такого процесса возможно при температурах выше 1100 °С.