Сульфидно-оксидная коррозия оказывает негативное влияние на ресурс деталей авиационных двигателей, ослабляя трещиностойкость поверхностного слоя материала. Поверхность приобретает слоистую структуру, состоящую из оксидных слоёв и сульфидного подслоя, в которых возникают остаточные напряжения; материал вблизи поверхности обедняется легирующими элементами. Для описания этого процесса используется построенная ранее связанная модель, описывающая взаимную диффузию компонент сплава и агрессивной среды, их химические реакции, деформации набухания, создающие напряжения, и пластические деформации, способствующие их релаксации. Рассматривается одномерная задача для полупространства, напряженно-деформированное состояние которого удовлетворяет некоторым ограничениям, упрощающим численный расчёт. Решение полной системы связанных уравнений реализовано в прикладном пакете COMSOL Multiphysics. Рассчитывается процесс окисления и сульфидно-оксидной коррозии жаропрочной стали. Получены профили массовых долей компонентов металла, агрессивных веществ, продуктов коррозии, а также профили собственных деформаций и остаточных напряжений. Результаты показывают формирование нескольких диффузионных зон: зоны оксидов, сульфида и промежуточных зон. В зонах оксидов и сульфида наблюдается равномерное распределение компонентов металла. Выявлены два режима протекания коррозии, в которых её скорость контролируется кинетикой химических реакций либо кинетикой взаимной диффузии. Первый режим оказывается непродолжительным и определяет скорость формирования слоистой структуры. Второй режим отвечает за продвижение коррозионных слоёв вглубь металла и является ключевым для прогнозирования роста коррозионных слоев. В последних образуются растягивающие пластические деформации и сжимающие остаточные напряжения. В материале под коррозионным слоем остаточные напряжения растягивающие, что может служить причиной образования и роста поверхностных микротрещин и последующего разрушения.

Дудин Дмитрий Сергеевич, ведущий инженер лаборатории нелинейной механики деформируемого твердого тела; e-mail: dudin.d@icmm.ru; https://orcid.org/0000-0002-1 911-8899; AuthorID: 1110725

Келлер Илья Эрнстович, доктор физико-математических наук, заведующий лаборатории нелинейной механики деформируемого твердого тела; e-mail: kie@icmm.ru; https://or cid.org/0000-0001-9914-8870; AuthorID: 11695