×
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 81-90 из 262.
27.08.2014
№216.012.ee96

Способ контроля работоспособности измерительного тракта в натурных условиях и гидрофонный тракт для его реализации

Изобретения относятся к измерительной технике и метрологии и могут быть использованы для проверки работоспособности измерительных трактов (ИТ), работающих в тяжелых рабочих условиях. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является контроль работоспособности ИТ. Данный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526897
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.ef31

Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента

Изобретение относится к технологии производства высокопористого абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527052
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.ef64

Способ правки шлифовального круга с выпуклым профилем с помощью алмазного ролика

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании профильных деталей. Производят правку шлифовального круга с выпуклым профилем цилиндрической наружной поверхностью правящего алмазного ролика. Оси вращения шлифовального круга и правящего ролика скрещивают....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527103
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.f0cc

Способ формования ударостойких прозрачных полимерных листов

Изобретение относится к технике переработки листовых заготовок из прозрачных термопластов, а именно к способу формования прозрачных листов из поликарбоната, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, в частности, для получения изделий остекления самолетов, вертолетов и других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527463
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f17a

Аппарат на воздушной подушке

Изобретение относится к аппаратам на воздушной подушке (АВП) с системами демпфирования колебаний по высоте и автоматического управления по углам крена и тангажа. АВП содержит корпус, силовую установку, ограждение воздушной подушки. Ограждение снабжено воздуховодом, расположенным вдоль периметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527640
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8a9

Многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения

Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей электротехнических и электронных устройств и биологических объектов и может использоваться для создания электромагнитных экранов и безэховых камер. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529494
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fa59

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель и способ организации рабочего процесса

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД) содержит корпус, воздухозаборник с центральным телом, внутри которого установлена топливная форсунка в виде газоструйного резонатора с острой передней кромкой, соединенной пилонами с воздухозаборником, камеру сгорания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529935
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fae6

Способ получения нанокристаллического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанокристаллических магнитомягких порошковых материалов. Может использоваться для создания эффективных систем электромагнитной защиты на основе радиопоглощающих материалов. Исходный материал в виде аморфной ленты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530076
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.10.2014
№216.012.fed9

Способ определения статических и нестационарных аэродинамических производных моделей летательных аппаратов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов и могут быть использованы для определения статических и нестационарных аэродинамических производных моделей летательных аппаратов в аэродинамической трубе. Способ заключается в следующем. Испытания проводят как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531097
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.11.2014
№216.013.0581

Способ получения нанокаталитического материала

Изобретение относится к технологическим процессам, а именно к способам осуществления химических процессов, в частности к области общего и специального катализа, также к созданию новых материалов с особыми свойствами для осуществления этих процессов. Изобретение может быть использовано для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532807
Дата охранного документа: 10.11.2014
Показаны записи 81-90 из 210.
20.07.2014
№216.012.ddbc

Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава

Изобретение относится к производству высокотермостойких керамических материалов, используемых в изделиях радиотехнического назначения. Технический результат изобретения заключается в снижении диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. В качестве исходного сырья...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522550
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.deb0

Стенд для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели в аэродинамической трубе

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели в аэродинамической трубе, в том числе вблизи экрана. Стенд содержит модель с тензовесами, соединенную со стойкой, механизм угловых перемещений модели. Механизм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522794
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.df4c

Комплект спецодежды

Изобретение относится к швейной промышленности, а именно к пыле-, вибро- и травмозащитной одежде, предназначенной для работников угольной промышленности. Комплект спецодежды состоит из комбинезона и съемного шлема, при этом нижние части рукавов и штанин комбинезона имеют герметизирующие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522950
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.07.2014
№216.012.e2d5

Способ приготовления абразивной массы для высокопористого инструмента

Изобретение относится к технологии производства абразивных инструментов из зерна электрокорунда белого на керамических связках. Способ включает дозированную загрузку и перемешивание сыпучих компонентов: абразивных зерен электрокорунда белого, керамической связки и наполнителя в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523859
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.07.2014
№216.012.e2d9

Способ изготовления абразивного инструмента

Изобретение относится к технологии производства абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523863
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.08.2014
№216.012.e659

Пневмосистема для судна с воздушными кавернами на днище

Изобретение относится к области судостроения и касается проблемы снижения гидродинамического сопротивления водоизмещающего судна. Судно оборудовано подвижными кавернообразующими элементами, состоящими из продольных ограничительных килей правого и левого бортов, продольных промежуточных килей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524762
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.e9ad

Стенд для измерения массы и координат центра масс изделий

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для электрических измерений механических величин в космической технике, судостроении и авиастроении. Стенд содержит раму, к которой крепится изделие, динамометрическую платформу с установленным на ней узлом поворота...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525629
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.eaa4

Сплав на основе меди

Изобретение относится к прецизионным сплавам на основе меди для получения микро- и нанопроводов, а также тонких пленок и покрытий с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Сплав содержит, мас.%: марганец 18,0-22,0; никель 18,0-25,0; кремний 2,0-4,0; бор 1,5-4,0; германий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525876
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.eaa6

Нанокомпозит на основе никель-хром-молибден

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе никеля для получения износостойких покрытий на металлические конструктивные элементы. Нанокомпозит на основе никеля для нанесения покрытий методами гетерофазного напыления содержит, мас.%: хром -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525878
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.eaf1

Способ изготовления листов и плит из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к металлургии деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала в виде деформируемых полуфабрикатов в морской и авиакосмической технике, транспортном и химическом машиностроении, в т.ч. в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525953
Дата охранного документа: 20.08.2014
+ добавить свой РИД