Ученые из Главной лаборатории судостроительных материалов и технологий, Технологического института Нинбо при Китайской академии наук, создали термодинамическую базу данных новых сплавов NiSiAlY, которая облегчает исследования и разработки этих сплавов. Оба исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Science & Technology.
Сплавы MCrAlY (M=Fe, Co, Ni или смесь) широко применяются в качестве связующих или одиночных слоев теплозащитных покрытий для элементов горячего тракта в самолетах или энергетических турбинах благодаря высокой стойкости к высокотемпературному окислению и коррозии. В основе этих превосходных свойств лежит защита от окисления и коррозии, которую обеспечивают стабильные, плотные, непрерывные оксидные пленки, состоящие в основном из Al2O3 и Cr2O3.
Однако в суровых морских условиях оксиды на поверхности MCrAlY образуются прерывисто, поскольку Cr2O3 легко вступает в реакцию с NaCl и H2O при температуре 400-700 ℃.
С этой целью исследователи из NIMTE заменили Cr на Si, поскольку Si хорошо растворяется в bcc_B2 (β-NiAl) и L12 (γ’-Ni3Al) и может выступать в качестве активного элемента для улучшения характеристик жаростойких покрытий, что может обеспечить сплавам NiSiAlY стойкость к высокотемпературной коррозии в суровых морских условиях.
Благодаря сочетанию подхода CALPHAD (расчет фазовых диаграмм) и первопринципных методов расчета были получены описания термодинамических характеристик тройных соединений. На основе этих данных была создана последовательная термодинамическая база данных сплавов NiSiAlY. Таким образом, исследования и разработки новых сплавов NiSiAlY продвинулись вперед с точки зрения анализа состава и оптимизации технологии.
Эта совместно созданная база данных может служить руководством для исследований и разработок новых сплавов NiSiAlY, которые способны защитить материалы от коррозии в суровых морских условиях.
Кроме того, ученые предложили выбрать сплавы NiSiAlY для использования в морской среде с тремя ограничениями, то есть превосходные механические свойства, высокая стойкость к высокотемпературному окислению и высокая коррозионная стойкость.
В сочетании с расчетными фазовыми диаграммами Al-Ni-Si-Y для разного содержания Al и Si был предложен диапазон касательно состава, соответствующий тройной фазовой области L12+bcc_B2+Ni5Y при температуре от ～500 до ～1000 ℃. Эти предположения в дальнейшем были подтверждены экспериментами, что указывает на то, что основанное на модели описание системы Al-Ni-Si-Y может содействовать разработкам новых сплавов NiSiAlY.
