×
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 41-50 из 262.
20.08.2013
№216.012.60a4

Способ получения градиентного каталитического покрытия

Изобретение относится к области нанесения покрытий, в частности к каталитическим оксидным покрытиям, а также к электрохимическим производствам, и может быть использовано при изготовлении электродных материалов. Способ получения градиентного каталитического покрытия на подложке из титана или его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490372
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.6702

Способ изготовления крепежных элементов из высокопрочных титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в авиационно-космической технике, в химическом машиностроении, судостроении, автомобильной промышленности при изготовлении стержневых деталей с головками из титановых сплавов. После горячей высадки на заготовке головки болта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492017
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6860

Способ ламинаризации пограничного слоя на аэродинамической поверхности

Изобретение относится к способам управления пограничным слоем на поверхности летательного аппарата. Способ ламинаризации пограничного слоя на аэродинамической поверхности заключается в том, что с помощью диэлектрического барьерного разряда ионизируют поток воздуха и воздействуют на него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492367
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.7433

Способ спектрофотометрического определения концентрации диоксида хлора и хлорит-иона в питьевой воде

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам определения концентрации примесей в питьевой воде. Способ включает обработку проб воды раствором йодида калия, поочередное измерение оптической плотности проб диоксида хлора при pH 7 и хлорит-иона и диоксида хлора при pH 2,5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495404
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.74a9

Буферный усилитель

Изобретение относится к технике передачи измерительных сигналов, характеризующихся величиной электрического напряжения, в частности к буферным усилителям. Техническим результатом является повышение быстродействия передачи напряжения на расстояние за счет уменьшения времени переходных процессов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495522
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.10.2013
№216.012.757e

Гибкая автоматизированная система базирования

Изобретение относится к приспособлениям для крепления-зажима деталей, более конкретно к способам и устройствам для базирования сложнопрофильных нежестких деталей на многокоординатных станках, которое может быть использовано в авиакосмической и других отраслях промышленности. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495738
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b84

Способ оценки электромагнитной совместимости бортового оборудования в составе летательного аппарата в диапазоне частот от 10 кгц до 400 мгц

Изобретение относится к области испытаний электромагнитной совместимости (ЭМС) бортового радиоэлектронного и электронного оборудования в составе летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано при проведении испытаний по оценке влияния на испытываемое бортовое оборудование (БО) радиопомех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497282
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7cdc

Режущий инструмент

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в режущих инструментах с механическим креплением режущих пластин. Инструмент содержит корпус, в гнезде которого установлена режущая пластина, закрепляемая с помощью Г-образного прихвата с цилиндрической направляющей частью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497637
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7ebd

Прецизионный комплектный цифровой линейный гидропривод

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к программируемым гидроприводам механообрабатывающего оборудования с числовым программным управлением. Гидропривод содержит одноштоковый силовой гидроцилиндр с позиционным датчиком обратной связи, гидрораспределитель с пропорциональным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498118
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.825b

Рекомбинантная плазмида, рекомбинантный штамм, рекомбинантный белок вмр-7 и способ выделения рекомбинантного белка в димерной форме

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой рекомбинантную плазмиду BMPRIB-CBD, штамм E.coli, трансформированный данной плазмидой. Изобретение относится также к рекомбинантному белку BMPRIB-CBD, с использованием которого получают белок BMP-7. Изобретение позволяет получить...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499047
Дата охранного документа: 20.11.2013
Показаны записи 41-50 из 210.
10.07.2013
№216.012.544b

Способ электрошлакового переплава

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. В способе используют по меньшей мере две затравки, которые выполняют в виде цилиндра или параллелепипеда, изолируют от корпуса кристаллизатора и размещают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487182
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5538

Система комплексной обработки информации радионавигационных и автономных средств навигации для определения действительных значений параметров самолетовождения

Изобретение относится к системам навигации летательных аппаратов (ЛА), а именно к обработке информации в навигационно-пилотажных комплексах. На борту ЛА расположены: инерциальная навигационная система (ИНС), радионавигационный корректор - спутниковая навигационная система (СНС) и автономный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487419
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.574f

Двухслойный стальной прокат

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из двухслойного проката, длительно эксплуатирующихся при отрицательных температурах в условиях интенсивного механического, коррозионно-эрозионного воздействия мощных ледовых полей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487959
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.59a0

Сырьевая смесь для изготовления огнестойкого конструкционного материала

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в строительстве, судостроении, атомной промышленности для защиты от пожара служебных и жилых помещений в составе огнестойких конструкций, а также в качестве среднего слоя панелей, облицованных декоративно-отделочными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488565
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.08.2013
№216.012.5c89

Движительно-рулевая колонка

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при создании судовых движительно-рулевых комплексов. Движительно-рулевая колонка содержит баллер, гондолу, гребной винт и механизм поворота колонки. Баллер в верхней части соединен с корпусом через опорный шар, а в нижней части -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489310
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f87

Способ изготовления крепежных элементов из высокопрочных титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении стержневых деталей с головками из титановых сплавов. Заготовки подвергают термообработке, после чего производят горячую высадку головок крепежных элементов. После механообработки заготовок с головками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490087
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.60a4

Способ получения градиентного каталитического покрытия

Изобретение относится к области нанесения покрытий, в частности к каталитическим оксидным покрытиям, а также к электрохимическим производствам, и может быть использовано при изготовлении электродных материалов. Способ получения градиентного каталитического покрытия на подложке из титана или его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490372
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.6702

Способ изготовления крепежных элементов из высокопрочных титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в авиационно-космической технике, в химическом машиностроении, судостроении, автомобильной промышленности при изготовлении стержневых деталей с головками из титановых сплавов. После горячей высадки на заготовке головки болта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492017
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6860

Способ ламинаризации пограничного слоя на аэродинамической поверхности

Изобретение относится к способам управления пограничным слоем на поверхности летательного аппарата. Способ ламинаризации пограничного слоя на аэродинамической поверхности заключается в том, что с помощью диэлектрического барьерного разряда ионизируют поток воздуха и воздействуют на него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492367
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.7433

Способ спектрофотометрического определения концентрации диоксида хлора и хлорит-иона в питьевой воде

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам определения концентрации примесей в питьевой воде. Способ включает обработку проб воды раствором йодида калия, поочередное измерение оптической плотности проб диоксида хлора при pH 7 и хлорит-иона и диоксида хлора при pH 2,5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495404
Дата охранного документа: 10.10.2013
+ добавить свой РИД