Дудин Д.С., Келлер И.Э. Описание сульфидно-оксидной и хлоридной коррозии жаропрочных сплавов с учётом напряжений. I. Математическая модель // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2025. № 1(63). C.123-133
Автор(ы):
Дудин Д.С., Келлер И.Э.
Индекс(ы) УДК:
539.3+539.219.3
Индекс(ы) DOI:
10.37972/chgpu.2025.63.1.003
Название статьи:
Описание сульфидно-оксидной и хлоридной коррозии жаропрочных сплавов с учётом напряжений. I. Математическая модель
Ключевые слова:
сульфидно-оксидная коррозия, модель, взаимная диффузия, напряжения, упругопластичность, химические реакции, связанные процессы
Аннотация:
Сульфидно-оксидная и хлоридная коррозия оказывает значительное влияние на ресурс деталей газотурбинных двигателей. Под воздействием высоких температур кислород и сера проникают через поверхность жаропрочного сплава, изменяя его физико-механические свойства, что при действии высоких внешних нагрузок приводит к разрушению. Взаимная диффузия компонентов и химические реакции изменяют локальный химический состав и плотность материала, создавая поля собственных деформаций и остаточных напряжений. Напряжения и их градиенты влияют на скорости процессов взаимной диффузии компонентов и химических реакций. Движение компонентов обусловлено конвективным переносом и диффузионными потоками относительно материала. Однако для описания взаимной диффузии компонентов в атомных кристаллах независимые диффузионные потоки определяются относительно маркеров — инертных частиц, не влияющих на химические и диффузионные процессы в материале. Формулируется связанная модель, совмещающая маркерный подход к описанию диффузии и материальный подход к описанию деформирования. В ней учитывается наиболее простой механизм сульфидно-оксидной коррозии двухкомпонентного жаропрочного сплава. Учитываются объемные деформации набухания материального объёма вследствие диффузионных и химических процессов и сдвиговые упругопластические деформации металла и продуктов коррозии при высоких температурах, за счет которых в рассматриваемой расчетной схеме релаксируют напряжения. Решение термодинамического неравенства для рассматриваемых переменных состояния и процессов дает перекрестные члены и зависимость от градиента среднего напряжения в физических соотношениях для диффузионных потоков, зависимость скоростей химических реакций от среднего напряжения. В балансовые уравнения химического состава входит скорость конвективного перемещения материала. Предполагается, что эти элементы связанности модели будут важными для описания процесса сульфидно-оксидной и хлоридной коррозии металлических сплавов с учетом влияния технологических остаточных и эксплуатационных напряжений на диффузионные и химические процессы и возникновения собственных деформаций и остаточных напряжений вследствие этих процессов.
Контактные данные авторов:
Дудин Дмитрий Сергеевич, ведущий инженер лаборатории нелинейной механики деформируемого твердого тела; e-mail: dudin.d@icmm.ru; https://orcid.org/0000-0002-1911-8899; AuthorID: 1110725
Келлер Илья Эрнстович, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией нелинейной механики деформируемого твердого тела; e-mail: kie@icmm.ru; https://or cid.org/0000-0001-9914-8870; AuthorID: 11695
Русский(Russian)
Английский(English)