6 / 12
Полагали, что охлаждающая среда имеет постоянную температуру
20
◦
С, тепловой поток направлен перпендикулярно покрытию, тепло-
обмен между внешней средой и покрытием происходит при граничных
условиях третьего рода в результате конвекции и описывается урав-
нением Ньютона – Рихмана, теплообмен между покрытием и сплавом,
покрытием и частицами оксида проиcходит за счет теплопроводности:
dQ
=
α
(
t
0о.ср−
t
пов
)
dS dτ,
где
t
0о.ср,
t
пов
— температуры охлаждающей среды и поверхности;
α
—
коэффициент теплоотдачи;
dQ
— количество теплоты, которое отво-
дится от поверхности
dS
за время
dτ
.
Коэффициент теплоотдачи выбирали для вынужденного турбу-
лентного движения охлаждающего влажного воздуха при средней
температуре 500
◦
С. В начальный момент времени полагали, что тем-
пература равномерно распределяется в рассчитываемой системе и
составляет 1000
◦
С.
В качестве исходных данных для расчета вводили следующие
физико-механические свойства покрытия (фазы NiAl), оксида (
Al
2
O
3
),
сплава ЖС6У: модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффици-
енты теплопроводности и линейного расширения, значения которых
выбирали для начальной (1000
◦
С) и средней температур цикла охла-
ждения.
Результаты исследований и обсуждение.
Основным технологи-
ческим параметром, позволяющим реализовать процесс одностадий-
ного хромоалитирования является состав лигатуры. В результате ранее
проведенных исследований [2] установлено, что насыщение поверх-
ности деталей алюминием и хромом в хлоридной среде происходит за
счет массопереноса элементов галогенидами AlCl
2
, AlCl и СrCl
2
, CrCl
и протекания следующих реакций диспропорционирования:
3CrCl
2
→
2CrCl
3
+ Cr;
3CrCl
→
CrCl
3
+ 3Cr;
3AlCl
2
→
2AlCl
3
+ Al;
3AlCl
→
AlCl
3
+ 3Al
.
Термодинамические расчеты показали, что ввиду меньшего по
сравнению с алюминием сродства хрома к хлору образование со-
единений CrCl
2
и CrCl происходит менее активно и, следовательно,
требуемая концентрация элемента в покрытии может быть получе-
на при использовании лигатуры, в которой содержится не менее
50% Cr. Конкретизировать состав лигатуры вследствие многофак-
торности процесса формирования диффузионного слоя можно только
на основе обобщения экспериментальных данных по структуре и
толщине покрытий.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 2 139