×
13.01.2017
217.015.8dd9

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО МНОГОСЛОЙНОГО КОМПОЗИТА НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности. Способ получения высокотемпературного многослойного композита на поверхности металлической детали с помощью высокоскоростного газопламенного напыления включает обработку поверхности высокоскоростным газопламенным напылением в защитной атмосфере предварительно механически активированного порошка NiAl с эффектом памяти формы с получением слоя толщиной 120-500 мкм с последующим пластическим деформированием при нагреве ниже температуры начала мартенситного превращения, получение высокотемпературного слоя путем высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере предварительно механически активированной смеси порошков из Si, Y, BN, С, Со, NiAl, при их соотношении вес. %: Si 4-13, Y 2-3, BN 12-20, С 2-8, Со 3-10, NiAl - остальное, толщиной 150-500 мкм. Затем проводят нагрев при температуре на 30-35°C выше солидуса с последующим старением в две ступени. На первой ступени осуществляют нагрев до температуры 1000-1100°C с выдержкой 1-1,5 часа, на второй ступени - нагрев до температуры 900-950°C с выдержкой 2,5-3 часа. В качестве защитной атмосферы при высокоскоростном газопламенном напылении используют аргон. Обеспечивается повышение жаропрочных характеристик, снижение времени и стоимости процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности.

Так, например известен:

- способ формирования жаростойких покрытий на основе алюминида никеля NiAl на стальных деталях, включающий никелирование, нанесение алюминиевого слоя жидкофазным способом и проведение диффузионного отжига, алюминиевый слой наносят из расплава технически чистого алюминия при температуре 800-850°C в течение 3-4 с и проводят диффузионный отжиг при температуре 950-1100°C в течение 6-10 ч (патент РФ №2507310); недостатком данного способа является длительность процесса, низкие износостойкие и жаропрочные характеристики;

- способ получения жаростойкого покрытия на рабочих лопатках турбин газотурбинных двигателей или энергетических установок, включающий ионно-имплантационную обработку поверхности лопатки, формирование внутреннего жаростойкого слоя и нанесение внешнего жаростойкого слоя из сплава Al-Si-Y с его ионной имплантацией, ионно-имплантационную обработку поверхности лопатки производят ионами одного или нескольких элементов Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, в качестве материала для формирования внутреннего жаростойкого слоя используют сплав состава: Cr - от 18% до 30%, Al - от 5% до 13%, Y - от 0,2% до 0,65%, Ni - остальное, а в качестве материала для формирования внешнего жаростойкого слоя используют сплав состава: Si - от 4,0% до 12,0%; Y - от 1,0% до 2,0%; Al - остальное, причем нанесение внешнего жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами одного или нескольких элементов Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si с формированием внешнего жаростойкого слоя в виде микрослоев, разделенных имплантированными микро- или нанослоями (патент РФ №2441104).

Недостатком данного метода нанесения покрытия является длительность процесса, высокая стоимость, малая толщина жаростойкого слоя и, как следствие, низкая жаропрочность.

В качестве наиболее близкого аналога, заявляемого изобретения, выбран способ получения высокотемпературного многослойного композита на поверхности металлической детали с помощью высокоскоростного газопламенного напыления (патент РФ №2513533).

Задачей предлагаемого изобретения является получение многослойного наноструктурированного жаропрочного композита, содержащего слой из материала с эффектом памяти формы - жаропрочный слой.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение жаропрочных характеристик, снижение времени и стоимости процесса.

Технический результат достигается предложенным способом получения высокотемпературного многослойного композита на поверхности металлической детали с помощью высокоскоростного газопламенного напыления, в котором обработку поверхности осуществляют высокоскоростным газопламенным напылением в защитной атмосфере предварительно механически активированного порошка NiAl с эффектом памяти формы с получением слоя толщиной 120-500 мкм с последующим пластическим деформированием при нагреве ниже температуры начала мартенситного превращения, высокотемпературный слой получают путем высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере предварительно механически активированной смеси порошков из Si, Y, BN, С, Со, Ni3Al при их соотношении, вес. %: Si 4-13, Y 2-3, BN 12-20, C 2-8, Co 3-10, Ni3Al - остальное, толщиной 150-500 мкм, с получением многослойного композита, затем осуществляют нагрев при температуре на 30-35°C выше солидуса с последующим его старением в две ступени, на первой ступени осуществляют нагрев до температуры 1000-1100°C с выдержкой 1-1,5 часа, на второй ступени нагрев до температуры 900-950°C с выдержкой 2,5-3 часа. При этом в качестве защитной атмосферы при высокоскоростном газопламенном напылении используют аргон.

В процессе высокоскоростного газопламенного напыления механически активированных порошков происходит выделение энергии, накопленной в процессе механической активации, что обеспечивает более надежную адгезию и повышение прочностных свойств многослойного композита, а высокая скорость напыления обеспечивает формирование наноразмерной структуры. Указанная последовательность напыления порошков при формировании композита «слой из материала с эффектом памяти формы - упрочняющий слой» обеспечивает увеличение его жаропрочности, а слой из материала с эффектом памяти формы блокирует или замедляет распространение дефектов в процессе эксплуатации, что способствует повышению долговечности и прочностных свойств.

Второй слой следующего химического состава Si-Y-BN-C-Co-Ni3Al обладает повышенной жаропрочностью. Старение проводится для повышения жаропрочных характеристик многослойного композита.

На первом этапе проводится механическая активация порошка NiAl, смеси порошков при следующем содержании компонентов, вес. %: Si 4-13, Y 2-3, BN 12-20, С 2-8, Co 3-10, Ni3Al - остальное, подвергают перемешиванию и измельчению в шаровой мельнице с использованием мелющих тел (в виде шаров), содержащих WC-CrC-Ni. Механическая активация порошков осуществляется в шаровой мельнице АГО-2У. Загрузка и обработка порошков производится в инертной атмосфере (среда аргона) со следующими параметрами: частота вращения барабана 1200-1500 мин-1, частота вращения водила 900-1000 мин-1, диаметр шаров 6 мм, время работы 15 мин.

На втором этапе проводится высокоскоростное газопламенное напыление в защитной атмосфере (среда аргона) механически активированных порошков. В камере при помощи вакуумного насоса создается вакуум, далее этот вакуум заполняется аргоном из металлического баллона. Далее механически активированные порошки NiAl, Si-Y-BN-C-Co-Ni3Al засыпают в порошковые дозаторы, связанные шлангами подачи порошков к соплу газопламенной горелки. Сопло газопламенной горелки имеет два канала для ввода порошков: первый канал сопла, связанный с порошковым дозатором, для подачи в зону напыления механически активированного порошка NiAl, второй канал сопла, связанный с порошковым дозатором, для подачи в зону напыления механически активированной смеси порошков из Si-Y-BN-C-Co-Ni3Al. Раздельная подача механически активированных порошков в зону напыления возможна за счет конструкции сопла газопламенной горелки.

Высокотемпературный многослойный композит на поверхности металлической детали получают следующим образом: сначала происходит напыление первого слоя на основе механически активированного порошка с эффектом памяти формы NiAl толщиной 120-500 мкм на металлическую деталь; далее на первый слой с эффектом памяти формы на основе NiAl наносим второй слой механически активированной смеси порошков из Si-YrBN-C-Co-Ni3Al толщиной 150-500 мкм, после нанесения первого слоя с эффектом памяти формы осуществляют его пластическое деформирование на величину до 6% от толщины первого слоя с помощью пресса, состоящего из верхней и нижней траверс. Контроль температуры процесса осуществляют пирометром. Вакуумная камера со смотровым окном расположена на раме. В процессе поверхностного пластического деформирования осуществляют нагрев детали с первым слоем при помощи трансформатора, соединенного с нижней траверсой пресса. Весь процесс получения высокотемпературного многослойного композита осуществляется автоматически при помощи блока управления, к которому при помощи шлангов подсоединены баллоны с газами. Нагрев образца с композитом для отжига осуществляют с помощью трансформатора. Вакуумная камера смонтирована на раме.

После получения композита проводят нагрев при температуре на 30-35°C выше температуры солидуса с выдержкой в течение 0,5-1 часа с последующим старением в две ступени: 1 ступень - 1000-1100°C, выдержка 1-1,5 часа; 2 ступень - 900-950°C, выдержка 2,5-3 часа. Нагрев осуществляется при помощи трансформатора.

Пример

На первом этапе проводится механическая активация порошка NiAl, смеси порошков при следующем содержании компонентов, вес. % кремний Si - 12; иттрий Y - 3; нитрид бора BN - 20; графит С - 5; кобальт Co - 5; Ni3Al - остальное, подвергают перемешиванию и измельчению в шаровой мельнице с использованием мелющих тел (в виде шаров), содержащих WC-CrC-Ni. Механическая активация порошков осуществляется в шаровой мельнице АГО-2У. Загрузка и обработка порошков производятся в инертной атмосфере (среда аргона) со следующими параметрами: частота вращения барабана 1300 мин-1, частота вращения водила 950 мин-1, диаметр шаров 6 мм, время работы 15 мин. На втором этапе проводится высокоскоростное газопламенное напыление в защитной атмосфере (среда аргона) механически активированных порошков. В камере при помощи вакуумного насоса создается вакуум, далее этот вакуум заполняется аргоном из металлического баллона. Далее механически активированный порошок из NiAl и механически активированную смесь порошков из Si-Y-BN-C-Co-Ni3Al засыпают в порошковые дозаторы, связанные шлангами подачи порошков к соплу газопламенной горелки. Сопло газопламенной горелки имеет два канала для ввода порошков: первый канал сопла, связанный с порошковым дозатором, для подачи в зону напыления механически активированного порошка NiAl, второй канал сопла, связанный с порошковым дозатором, для подачи в зону напыления механически активированной смеси порошков на основе Si-Y-BN-C-Co-Ni3Al. Раздельная подача механически активированных порошков в зону напыления возможна за счет конструкции сопла газопламенной горелки. Высокотемпературный многослойный композит на металлической поверхности получаем следующим образом: сначала производится напыление первого слоя механически активированного порошка с эффектом памяти формы NiAl толщиной 500 мкм на поверхность металлической детали; далее на первый слой с эффектом памяти формы на основе NiAl наносим второй слой - механически активированную смесь порошков из Si-Y-BN-C-Co-Ni3Al толщиной 300 мкм, после нанесения первого слоя с эффектом памяти формы осуществляют его пластическое деформирование на величину 5% от толщины первого слоя с помощью пресса, состоящего из верхней и нижней траверс. Контроль температуры процесса осуществляют пирометром. Вакуумная камера со смотровым окном расположена на раме. В процессе пластического деформирования осуществляют нагрев детали с первым слоем при помощи трансформатора, соединенного с нижней траверсой пресса. Весь процесс получения высокотемпературного многослойного композита на поверхности металлической детали осуществляется автоматически при помощи блока управления, к которому при помощи шлангов подсоединены баллоны с газами. Нагрев образца с композитом для отжига осуществляют с помощью трансформатора. Вакуумная камера смонтирована на раме. Затем осуществляют нагрев при температуре на 35°C выше температуры солидуса с выдержкой в течение 0,5 часа с последующим старением в две ступени: 1 ступень - 1100°C, выдержка 1 час; 2 ступень - 900°C, выдержка 3 часа. Нагрев осуществляется при помощи трансформатора. Результаты испытаний сведены в таблицу 1.

Как видно из таблицы 1, полученный высокотемпературный многослойный композит на поверхности металлической детали с эффектом памяти формы обладает повышенными механическими свойствами, статической и циклической жаростойкостью.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 91-100 из 482.
25.08.2017
№217.015.be04

Пищевая композиция для производства сдобного печенья

Изобретение относится к производству мучных кондитерских изделий. Пищевая композиция для производства сдобного печенья включает муку пшеничную, муку из хлопьев зародышей пшеницы ВИТАЗАР, взятую с мукой пшеничной в соотношении 1:6, воду в количестве, обеспечивающем влажность готового теста...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616804
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be06

Состав для производства крекера

Изобретение относится к кондитерской промышленности. Состав для производства крекера включает муку гречневую, муку каштановую, взятую в соотношении с мукой гречневой 1:2, порошок из плодов шиповника, дрожжи, безглютеновый заменитель яиц, пан-соль, масло кукурузное рафинированное, корректор муки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616831
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be0f

Композиция для производства крекера функционального назначения

Изобретение относится к кондитерской промышленности, в частности к производству крекеров. Композиция для производства крекера функционального назначения включает муку пшеничную, сахар-песок, жидкую ржаную закваску, биокомплекс «Рекицен-РД», пан-соль и воду, в количестве, обеспечивающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616787
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be1c

Пищевая композиция для производства фитохлебцев

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству вафельных хлебцев. Пищевая композиция для производства фитохлебцев включает пшеничную муку, яичный порошок, молочно-белковый наполнитель, растительный компонент, вкусовой компонент, соду пищевую, воду, жировой компонент,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616790
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be24

Сдобное печенье функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству мучных кондитерских изделий. Сдобное печенье функционального назначения включает в мас. %: смесь муки пшеничной и каштановой, взятых в соотношении 4:1 - 42-53, маргарин - 25-34, яичный порошок – 1,3-2,5, дрожжи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616788
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be58

Функциональная композиция для производства конфет

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к кондитерской, и может быть использовано для производства сахаристых кондитерских изделий, предназначенных для лиц, в том числе занимающихся спортом и испытывающих невысокие силовые нагрузки. Функциональная композиция для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616789
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be7f

Кондитерские сухие духи

Изобретение относится к кондитерской промышленности, а именно к вкусоароматическим добавкам, и может быть использовано в пряничном производстве. Кондитерские сухие духи включают: корицу - 15-17 мас.%; бадьян - 10-13 мас.%; орех мускатный - 2,5-3 мас.%; кардамон - 2,8-3,2 мас.%; цедру цидонии -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616795
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be81

Вальцовый станок с межвальцовым устройством

Изобретение предназначено для измельчения продуктов растительного происхождения. Вальцовый станок содержит мелющие вальцы, межвальцовое устройство, выполненное в виде размещенной между мелющими вальцами пластины с шириной, равной длине мелющих вальцов. Пластина шарнирно закреплена в нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616800
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be9b

Способ производства марципановых плиток

Изобретение относится к кондитерской промышленности, а именно к производству изделий из марципана профилактического назначения. Предложен способ производства марципановых плиток, включающий смешивание растительной пасты, вкусового компонента, патоки, вкусоароматической добавки, подогрев,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616785
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.beb6

Мучное кондитерское изделие профилактического назначения

Изобретение относится к производству мучных кондитерских изделий. Мучное кондитерское изделие включает муку, подслащивающий агент в виде сахара, соль, воду в количестве, обеспечивающем влажность готового теста 24-25%, маргарин, химический разрыхлитель, эмульгатор, молоко сгущенное, инвертный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616825
Дата охранного документа: 18.04.2017
Показаны записи 91-100 из 232.
25.08.2017
№217.015.be1c

Пищевая композиция для производства фитохлебцев

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству вафельных хлебцев. Пищевая композиция для производства фитохлебцев включает пшеничную муку, яичный порошок, молочно-белковый наполнитель, растительный компонент, вкусовой компонент, соду пищевую, воду, жировой компонент,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616790
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be24

Сдобное печенье функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству мучных кондитерских изделий. Сдобное печенье функционального назначения включает в мас. %: смесь муки пшеничной и каштановой, взятых в соотношении 4:1 - 42-53, маргарин - 25-34, яичный порошок – 1,3-2,5, дрожжи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616788
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be58

Функциональная композиция для производства конфет

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к кондитерской, и может быть использовано для производства сахаристых кондитерских изделий, предназначенных для лиц, в том числе занимающихся спортом и испытывающих невысокие силовые нагрузки. Функциональная композиция для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616789
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be7f

Кондитерские сухие духи

Изобретение относится к кондитерской промышленности, а именно к вкусоароматическим добавкам, и может быть использовано в пряничном производстве. Кондитерские сухие духи включают: корицу - 15-17 мас.%; бадьян - 10-13 мас.%; орех мускатный - 2,5-3 мас.%; кардамон - 2,8-3,2 мас.%; цедру цидонии -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616795
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be81

Вальцовый станок с межвальцовым устройством

Изобретение предназначено для измельчения продуктов растительного происхождения. Вальцовый станок содержит мелющие вальцы, межвальцовое устройство, выполненное в виде размещенной между мелющими вальцами пластины с шириной, равной длине мелющих вальцов. Пластина шарнирно закреплена в нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616800
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.be9b

Способ производства марципановых плиток

Изобретение относится к кондитерской промышленности, а именно к производству изделий из марципана профилактического назначения. Предложен способ производства марципановых плиток, включающий смешивание растительной пасты, вкусового компонента, патоки, вкусоароматической добавки, подогрев,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616785
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.beb6

Мучное кондитерское изделие профилактического назначения

Изобретение относится к производству мучных кондитерских изделий. Мучное кондитерское изделие включает муку, подслащивающий агент в виде сахара, соль, воду в количестве, обеспечивающем влажность готового теста 24-25%, маргарин, химический разрыхлитель, эмульгатор, молоко сгущенное, инвертный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616825
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bec5

Печенье функционального назначения

Изобретение относится к производству мучных кондитерских изделий. Печенье функционального назначения включает пюре яблочное, корицу, ванилин, муку пшеничную, муку овсяную, соду, воду, биокомплекс «Рекицен-РД», порошок из семян амаранта в количестве 7% к массе муки овсяной, рисовый крахмал,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616806
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bece

Цифровой генератор гармонических сигналов

Изобретение относится к области информационно-вычислительной техники и может найти применение в испытательных системах, спектральных анализаторах. Технический результат - повышение точности воспроизведения цифровых отсчетов гармонических сигналов при последовательном увеличении аргумента....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616877
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bedc

Кондитерская оболочка

Изобретение относится к кондитерской промышленности и может быть использовано при формировании корпусов кондитерских изделий. Предложена кондитерская оболочка, включающая высушенный инжир, жировой компонент в виде оливкового масла, которая дополнительно содержит предварительно высушенные плоды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616779
Дата охранного документа: 18.04.2017
+ добавить свой РИД