×
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 21-30 из 262.
20.05.2013
№216.012.403b

Самолет местных воздушных линий

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке самолетов местных воздушных линий пассажировместимостью 18-24 места. Самолет содержит фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, силовую установку из двух двигателей и воздушный винт. Двигатели расположены внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482013
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.47b6

Способ снижения динамической нагруженности транспортного средства при движении по поверхности, самолет и транспортное средство, реализующие этот способ

Группа изобретений относится к способу снижения динамической нагруженности транспортного средства при движении по поверхности и транспортным средствам, реализующим этот способ. Способ заключается в том, что измеряют реакцию модели транспортного средства с разными характеристиками жесткости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483938
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b7d

Способ винтовой прокатки круглых профилей

Изобретение предназначено для повышения служебных характеристик изделий, изготовленных из круглого профиля из стали обычного качества и легированной, труднодеформируемых стали и сплавов, цветных металлов при использовании преимущественно в качестве исходной непрерывнолитой заготовки. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484907
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4c19

Способ получения многофункционального покрытия на органическом стекле

Изобретение относится к области изготовления оптически прозрачных тонкопленочных покрытий из жидкой фазы на поверхности прозрачных материалов, например изделий из органических стекол, использующихся в остеклении авиационной техники. Способ получения многофункционального покрытия на органическом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485063
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4c96

Способ получения биметаллического слитка

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к области специальной электрометаллургии, а именно к производству биметаллических слитков с использованием электрошлаковой технологии. В способе размещают в качестве основного слоя биметаллического слитка стальную заготовку с зазором от стенки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485188
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4ca7

Состав расплава на основе цинка для нанесения защитных покрытий на стальную полосу горячим погружением

Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий, в частности, к нанесению покрытий из расплава на основе цинка на стальную полосу. Расплав содержит 0,7-3,4 мас.% магния, 0,01-0,1 мас.% серебра, 0,84-4,08 мас.% алюминия, цинк - остальное. При этом содержание алюминия к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485205
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4daa

Емкостный датчик давления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для измерения статического и динамического давления без нарушения целостности обтекания потока газа и изделий. Емкостный датчик давления состоит из двухсторонней фольгированной диэлектрической пленки, являющейся основанием датчика. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485464
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4db8

Устройство для испытаний на контактную выносливость

Изобретение относится к технологии машиностроения, к устройствам для определения пластических деформаций и износа, испытаний на контактную выносливость плоских поверхностей деталей машин, изготовленных из металлических материалов. Устройство содержит привод, обкатник, сепаратор с деформирующими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485478
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e36

Способ оценки звукоизоляции салона пассажирского самолета

Использование: в способах оценки звукоизоляции салона пассажирского самолета. Сущность: способ оценки звукоизоляции салона самолета в условиях полета заключается в одновременном измерении шума внутри салона с помощью акустических микрофонов или акустических антенн и измерении вибрации на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485604
Дата охранного документа: 20.06.2013
Показаны записи 21-30 из 210.
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
10.05.2013
№216.012.3ef0

Кожух прямоугольного разъема и способ его изготовления

Изобретение относится к технике изготовления, сборки, эксплуатации и ремонта линейных соединителей, в частности к разъемам прямоугольного типа, например РП15 с защитным кожухом. В кожухе прямоугольного разъема, состоящего из прямоугольного стакана, имеющего донное отверстие с наружной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481679
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
20.05.2013
№216.012.403b

Самолет местных воздушных линий

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке самолетов местных воздушных линий пассажировместимостью 18-24 места. Самолет содержит фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, силовую установку из двух двигателей и воздушный винт. Двигатели расположены внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482013
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.47b6

Способ снижения динамической нагруженности транспортного средства при движении по поверхности, самолет и транспортное средство, реализующие этот способ

Группа изобретений относится к способу снижения динамической нагруженности транспортного средства при движении по поверхности и транспортным средствам, реализующим этот способ. Способ заключается в том, что измеряют реакцию модели транспортного средства с разными характеристиками жесткости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483938
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.490d

Регулятор расхода твердого топлива

Регулятор расхода твердого топлива размещен между газогенератором и камерой дожигания ракетно-прямоточного двигателя и содержит управляющее устройство с приводом, регулируемую сопловую втулку и сопловую втулку постоянного проходного сечения, сообщающую газогенератор с камерой дожигания....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484281
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b7d

Способ винтовой прокатки круглых профилей

Изобретение предназначено для повышения служебных характеристик изделий, изготовленных из круглого профиля из стали обычного качества и легированной, труднодеформируемых стали и сплавов, цветных металлов при использовании преимущественно в качестве исходной непрерывнолитой заготовки. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484907
Дата охранного документа: 20.06.2013
+ добавить свой РИД