Применение технологий Zeptools для исследования сплавов Ni-Cr-B-Si

Аустенитная нержавеющая сталь широко используется на атомных электростанциях из-за ее хорошей прочности, ударной вязкости и коррозионной стойкости, но она обладает низкой износостойкостью и твердостью. Чтобы избежать износа, истирания и коррозии, необходимо повысить твердость и износостойкость за счет наплавочного слоя. Хотя традиционно используемые сплавы на основе кобальта обладают хорошими показателями износостойкости при высоких температурах и коррозии, в особых условиях работы атомных электростанций будут происходить изотопные превращения, приводящие к образованию радиоактивного Co-60. В последние годы сплав Ni-Cr-B-Si стал популярным выбором для замены сплавов на основе кобальта, поскольку его мощность дозы ниже, чем у сплавов на основе кобальта, и выше износостойкость. Эти сплавы традиционно наносятся методами термического напыления и наплавки, а также лазерным напылением и различными композитными технологиями, которые также используются для получения плотных поверхностных слоев.

Рис.1. Микротвердость и микроструктура поверхности раздела поверхностных слоев Ni60A.

Поверхностный слой Ni-Cr-B-Si, имеет неизбежные дефекты, такие, как: пустоты, включения и трещины. Для изучения данной проблемы, поможет использование сканирующей электронной микроскопии, в сочетании с специализированными встраиваемыми в СЭМ стендами для испытаний на растяжение и сжатие небольших образцов и просвечивающей электронной микроскопии. Для проведения первой части подобного анализа подходит настольный СЭМ ZEM20 с приставкой для элементного анализа, оснащённый встраиваемым столиком для механических испытаний от компании ZEPTOOLS.


Рис. 2. Микрофотография поверхности излома под СЭМ.

В ходе изучения представленных образцов, было обнаружено, что разрушение происходит со стороны слоя твердой поверхности Ni60A, примерно в 70 мкм от границы раздела. Большое количество отложений Cr7C3 в этой области привело к значительному увеличению твердости. Это открытие имеет большое значение для понимания характера разрушения соединения и оптимизации конструкции слоя твердой поверхности. В исходной статье представлен комплексный анализ механических свойств, микроструктуры и механизма соединения разнородных соединений Ni60A-0Cr18Ni10Ti и представлена научная основа для разработки материалов с твердой поверхностью, используемых в средах с высоким уровнем радиации, таких как атомные электростанции.

Рис.3. Распыленный в газе порошок Ni60A.

Ссылка на оригинальный текст статьи: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113748.

Подробнее о сканирующих электронных микроскопах.
Узнать стоимость и характеристики СЭМ ZEM 20.