×
10.09.2014
216.012.f119

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСО- И КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ МИКРОПЛАЗМЕННЫМ ИЛИ ХОЛОДНЫМ СВЕРХЗВУКОВЫМ НАПЫЛЕНИЕМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным прецизионным сплавам на основе никеля для получения покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением. Сплав содержит, мас.%: хром 18,0-40,0, молибден 30,0-40,0, алюминий 0,45-0,63, цирконий 4,5-6,4, карбид кремния 1,4-2,6, церий 0,2-0,6, иттрий 0,1-0,5, лантан 0,5-0,8, никель - остальное. Алюминий и цирконий присутствуют в сплаве в виде интерметаллида AlZr, содержание которого составляет 5-7 мас.%. Сплав характеризуется повышенной коррозионной стойкостью и улучшенными прочностными характеристиками. 2 пр.
Основные результаты: Сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионностойких покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением, содержащий хром, алюминий и иттрий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, молибден, карбид кремния, церий и лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%: при этом алюминий и цирконий присутствуют в сплаве в виде интерметаллида AlZr, содержание которого составляет 5-7 мас.%.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к созданию высокопрочных прецизионных сплавов на основе никеля для получения функциональных покрытий, имеющих существенно более высокую коррозионную стойкость по сравнению с известными аналогами и достаточные прочностные характеристики.

Известны высокопрочные сплавы на основе никеля системы Ni-Cr-Mo на основе наиболее прочной структурной компоненты, такой как p-фазы.

В частности, в патенте №2359054 заявлен сплав, защитный слой конструкционного элемента, который содержит, вес.%: кобальт 11-13, хром 20-22, алюминий 10,5-11,5, иттрий и/или, по меньшей мере, один металл из группы, включающей скандий и редкоземельные элементы, 0,3-0,5, рений 1,5-2,5, никель - остальное.

В патенте № RU 2418091 C1 заявлен аморфный, износостойкий наноструктурированный сплав на основе никеля системы Ni-Cr-Mo-WC, включающий хром, молибден, при этом он дополнительно содержит наноразмерные частицы карбида вольфрама, цирконий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром 18,0-40,0, молибден 30,0-40,0, церий 0,6-1,2, цирконий 3,0-5,0, карбид вольфрама 6,0-8,0, никель - остальное, при этом отношение суммы хрома и молибдена к никелю больше или равно 1.

В качестве прототипа выбран сплав, заявленный в патенте №2359054. Общим недостатком известных сплавов, в том числе и сплава-прототипа, является относительно невысокая коррозионная стойкость, что соответствует 7 баллам по десятибалльной шкале классификации стойкости металлов и группе стойкости «Пониженно стойкий» со скоростью коррозии 0,5-1,0 мм/год, особенно при воздействии солевых композиций, органических и неорганических удобрений и других продуктов сельскохозяйственной деятельности. Также не существует данных о достаточных прочностных характеристиках покрытий, получаемых на основе этих сплавов (например, адгезии).

Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости износостойкого сплава на основе никеля с улучшенными прочностными характеристиками (адгезия не ниже 70 МПа).

Технический результат достигается за счет того, что сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионностойких покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением, содержащий хром, алюминий и иттрий, в соответствии с изобретением дополнительно содержит цирконий, молибден, карбид кремния, церий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром 18,0-40,0
Молибден 30,0-40,0
Алюминий 0,45-0,63
Цирконий 4,5-6,4
Карбид кремния 1,4-2,6
Церий 0,2-0,6
Иттрий 0,1-0,5
Лантан 0,5-0,8
Никель остальное,

при этом алюминий и цирконий присутствуют в сплаве в виде интерметаллида AlZr3; содержание которого составляет 5-7 мас.%.

Основой предлагаемого сплава для достижения высокой прочности является p-фаза тройной системы Ni-Cr-Mo при следующем соотношении компонентов (% мас.):

Хром 18,0-40,0
Молибден 30,0-40,0
Никель остальное

Покрытия из этого тройного сплава, полученные, например, методами микроплазменного и сверхзвукового газодинамического напыления или лазерной наплавки, имеют высокую адгезионную и когезионную прочность (до 100 МПа). Однако получить покрытия с высокой твердостью и соответственно высокой износостойкостью из тройного сплава Ni-Cr-Mo не удастся вследствие высокой пористости получаемых покрытий (до 5 м2/г). Поры в покрытии являются очагами коррозии, вследствие чего защитные покрытия должны иметь пористость не выше 0,5 м2/г. Эффективное снижение пористости (до требуемых не более 0,5 м2/г) достигается за счет дополнительного введения в тройную систему наноразмерных частиц SiC, когерентно связанных с металлической матрицей.

Существенное снижение пористости наблюдается при содержании SiC, начиная с 1,4%. При содержании SiC более 2,6% происходит значительное охрупчивание сплава за счет образования хрупких областей с включениями чистого SiC и, соответственно, снижение когезионной прочности.

Однако твердость четырехкомпонентного сплава недостаточна для обеспечения эксплуатационной надежности покрытия. Практика показывает, что наиболее эффективным механизмом повышения твердости сплава (до значений порядка 400 HV) и соответственно износостойкости покрытия является введение в сплав термостойкой интерметаллической упрочняющей фазы, предпочтительно для сплавов на основе никеля типа алюминидов. Экспериментально установлено, что лучшие результаты получены при введении 5-7% (масс.) алюминида циркония, обладающего высокой твердостью (порядка 70-80 HRC), типа AlZr3 то есть при соотношении между цирконием и алюминием, соответствующем 9% Al (мас.) и 91% Zr (мас.), что в пересчете на весь сплав дает 0,45-0,63% Al (мас.) и 4,5-6,4% Zr (мас.). При введении AlZr3 менее 5% не наблюдается значительного повышения твердости, а при введении в сплав AlZr3 более 7% наблюдается ухудшение свойств покрытия, получаемого на основе заявляемого сплава, в частности оно становится склонным к растрескиванию и уменьшается его адгезионная прочность до 40 МПа.

При введении 5-7% (мас.) алюминида циркония микротвердость повышается до значений 52-65 HRC.

Для оптимизации состава сплава с точки зрения технологичности процесса получения покрытий (устойчивости процесса, разброса толщины покрытия по длине воспроизводимости эксплуатационных характеристик), учитывая прецизионность микрометаллургического передела сплава, необходимо его рафинировать, т.е. удалить негативно влияющие газовые включения - кислород, азот, водород. Для этого производится модифицирование сплава малыми добавками редкоземельных элементов (РЗЭ), имеющих наибольшее сродство к указанным газам, т.е. церий, иттрий, лантан соответственно. Экспериментально установлено, что оптимальное количество этих компонентов составляет:

- церий 0,2-0,6%

- иттрий 0,1-0,5%

- лантан 0,5-0,8%

Реальный эффект достигается только при комплексном введении всех трех модификаторов.

При меньших количествах указанных модификаторов требуемого эффекта не наблюдается.

При больших, чем указанные, значениях концентрации РЗЭ происходит существенное охрупчивание сплава, приводящее к разрушению покрытий.

Предлагаемый сплав имеет следующие характеристики:

- Адгезионная прочность 70-80 МПа

- Твердость 68 HRC

- Износостойкость 1,2*10-8

- Коррозионная стойкость (при взаимодействии минеральных и органических удобрений) 0,001-0,005 мм/год

Пример 1.

Выплавка сплава производится в алундовых тиглях методом прямого сплавления компонентов в поле высокочастотного генератора мощностью 10 кВт. Последовательность введения легирующих компонентов следующая:

Ni-(Cr+Mo)-(AlZr3)-SiC-(Ce+Y+La)

Лигатура стехиометрического состава AlZr3 производится отдельно методом прямого сплавления Al и Zr в соотношении 9% (масс.) и 91% (масс.) соответственно.

Количественное соотношение компонентов, соответствующее нижнему пределу заявляемого состава (мас.%):

Cr 18,0
Мо 30,0
Al 0,45
Zr 4,55
SiC 1,4
Се 0,2
Y 0,1
La 0,5
Ni остальное

Указанное содержание алюминия и циркония соответствует нижнему заявляемому содержанию интерметаллида AlZr3 - 5 мас.%.

Полученный сплав измельчается с помощью высокоскоростного дезинтегратора типа ДЕЗИ-15 до фракции 40-60 мкм, напыляется методом микроплазменного напыления с помощью роботизированной установки УГНП - 2/2270. Покрытие толщиной 200±10 мкм имеет следующие характеристики:

адгезия 75 МПа

пористость менее 4%

твердость 68 HRC

коррозионная стойкость 0,001-0,005 мм/год

износостойкость 1,2*10-8

Пример 2.

Аналогичная технология использовалась при получении никелевого сплава верхнего граничного состава (мас.%):

Cr 40,0
Мо 40,0
Al 0,63
Zr 6,37
SiC 2,6
Се 0,6
Y 0,5
La 0,8
Ni остальное

Указанное содержание алюминия и циркония соответствует верхнему заявляемому пределу интерметаллида AlZr3 - 7 мас.%

Порошок фракционного состава 20-40 мкм получен методом дезинтеграторного двухступенчатого размола на установке 1А5. Покрытие толщиной 120-150 мкм получали методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления на установке ДИМЕТ 403. Полученные таким образом покрытия имеют следующие характеристики:

адгезия 75 МПа

пористость менее 4%

твердость 68 HRC

коррозионная стойкость 0,001-0,005 мм/год

износостойкость 1,2*10-8

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 262.
27.02.2013
№216.012.2c33

Устройство для измерения давления, температуры и теплового потока

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения в заданном участке температуры, теплового потока и давления. Техническим результатом изобретения является расширение области применения, повышение информативности и точности измерения давления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476842
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c3d

Способ оценки чистоты воздуха гермокабин летательных аппаратов, поступающего от компрессоров газотурбинных двигателей, на содержание продуктов разложения смазочных масел

Изобретение относится к способу оценки чистоты воздуха гермокабин летательных аппаратов, поступающего от компрессоров газотурбинных двигателей, на содержание продуктов разложения смазочных масел, включающий проведение параллельных отборов проб воздуха гермокабины путем его прокачки через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476852
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d92

Промежуточный ковш для разливки стали с камерами для плазменного подогрева жидкого металла

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металла. Ковш содержит две камеры для плазменного подогрева металла, расположенные между приемным и разливочными отсеками, разделенными перегородками с переливными каналами. Переливные каналы в перегородке камеры подогрева...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477197
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e1c

Сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления массивных изделий, в частности валов роторов турбогенераторов. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,20-0,23, кремний 0,01-0,07, марганец 0,3-0,4, хром 1,45-1,60, никель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477335
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2ed6

Система управления летным экспериментом

Изобретение относится к области средств информационного обеспечения испытаний и исследований летательных аппаратов (ЛА) и их систем и может быть использовано для контроля и управления ходом испытательного (исследовательского) полета воздушных судов (ВС). Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477521
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f4e

Устройство для отделения частиц от жидкости

Изобретение относится к отделению твердых частиц от жидкости, конкретно, к устройствам, в которых используются турбулентные эффекты, возникающие при протекании жидкости с взвешенными частицами через трубу, и может быть использовано в области гидромеханизации при подводной разработке грунта....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477645
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.3710

Способ электрошлакового переплава

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. Способ включает переплав расходуемого электрода на переменном токе с наложением на шлаковую и металлическую ванны переменного электромагнитного поля. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479649
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b08

Устройство для сжигания топлива

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для сжигания газообразного топлива, а также в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Устройство для сжигания топлива включает расположенные в цилиндрическом корпусе центральный и периферийный воздушные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480673
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3de9

Высокопрочная сталь

Изобретение относится к металлургии, а именно к составам сталей, используемых в энергетическом машиностроении. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,07-0,18, марганец 0,40-1,50, кремний 0,17-0,80, молибден 0,10-0,14, ванадий 0,15-0,45, хром 0,50-2,00, алюминий 0,005-0,012, азот 0,002-0,010, титан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481416
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.3fc0

Способ селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота

Изобретение относится к области селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота. Способ селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота включает каталитическое удаление оксидов азота из очищаемого газа при использовании аммиака в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481890
Дата охранного документа: 20.05.2013
Показаны записи 11-20 из 210.
27.02.2013
№216.012.2c2d

Способ определения температурной характеристики резисторного чувствительного элемента, устройство для его осуществления и способ изготовления устройства

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при испытании и калибровке термометров сопротивления и тензорезисторов. Согласно заявленному способу определения температурной характеристики резисторного чувствительного элемента регистрируют температуру воздействия и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476836
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c32

Устройство для измерения звукового давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения звукового давления. Устройство содержит датчик с емкостным чувствительным элементом с обкладками конденсатора и экранами, усилитель заряда, состоящий из операционного усилителя, резистора и конденсатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476841
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c33

Устройство для измерения давления, температуры и теплового потока

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения в заданном участке температуры, теплового потока и давления. Техническим результатом изобретения является расширение области применения, повышение информативности и точности измерения давления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476842
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c3d

Способ оценки чистоты воздуха гермокабин летательных аппаратов, поступающего от компрессоров газотурбинных двигателей, на содержание продуктов разложения смазочных масел

Изобретение относится к способу оценки чистоты воздуха гермокабин летательных аппаратов, поступающего от компрессоров газотурбинных двигателей, на содержание продуктов разложения смазочных масел, включающий проведение параллельных отборов проб воздуха гермокабины путем его прокачки через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476852
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d92

Промежуточный ковш для разливки стали с камерами для плазменного подогрева жидкого металла

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металла. Ковш содержит две камеры для плазменного подогрева металла, расположенные между приемным и разливочными отсеками, разделенными перегородками с переливными каналами. Переливные каналы в перегородке камеры подогрева...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477197
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2de1

Способ очистки барбитуровой кислоты

Изобретение относится к способу очистки барбитуровой кислоты. Способ включает растворение барбитуровой кислоты в дистиллированной воде при температуре 70-90°С до концентрации 1-10 мас.%, последующее добавление при перемешивании 9-30 мас.% алюминия оксида, выдержку при этой температуре 10-30...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477276
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e1c

Сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления массивных изделий, в частности валов роторов турбогенераторов. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,20-0,23, кремний 0,01-0,07, марганец 0,3-0,4, хром 1,45-1,60, никель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477335
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e99

Способ определения коэффициентов аэродинамических сил и моментов при установившемся вращении модели летательного аппарата и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к экспериментальной аэродинамике летательных аппаратов и могут быть использованы при испытаниях моделей различных летательных аппаратов в аэродинамических трубах. Предложенный способ основан на установившемся вращении модели летательного аппарата относительно оси,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477460
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2ed6

Система управления летным экспериментом

Изобретение относится к области средств информационного обеспечения испытаний и исследований летательных аппаратов (ЛА) и их систем и может быть использовано для контроля и управления ходом испытательного (исследовательского) полета воздушных судов (ВС). Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477521
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f4e

Устройство для отделения частиц от жидкости

Изобретение относится к отделению твердых частиц от жидкости, конкретно, к устройствам, в которых используются турбулентные эффекты, возникающие при протекании жидкости с взвешенными частицами через трубу, и может быть использовано в области гидромеханизации при подводной разработке грунта....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477645
Дата охранного документа: 20.03.2013
+ добавить свой РИД