Состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов

Авторы патента:

C23C10/30 - с использованием слоя порошка или пасты на поверхности (с использованием суспензий C23C 10/18)

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке , а именно к процессам комплексного насыщения в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости изделий из титана и его сплавов. Цель - повышение абразивной износостойкости изделий. Состав для химико-термической обработки содержит, мас.%: полиборид магния 9-12; порошок титана 17-23; порошок алюминия 3-7; фторид алюминия 2-4; диборид титана остальное. Состав позволяет повысить абразивную износостойкость в 4-5 раз по сравнению с обработкой известным составом. 3 табл. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g С 23 С 10/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766455/02 (22) 10.10,89 (46),15.09.91. Бюл. N 34 (71) Институт структурной макрокинетики

АН СССР (72) Ю.M.Ëàõòèí, Я.Д.Коган, А.А,Инякин, Э.А.Штессель и Е.П.Костогоров (53) 621.785-51.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 602602, кл. С 23 С 12/02, 1976, (54) СОСТАВ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНА

И ЕГО СПЛАВОВ

Цель изобретения вЂ” повышение абразивной износостойкости иэделий.

Состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов содержит полиборид магния, порошок титана, фторид алюминия, диборид титана и порошок алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. :

Полиборид магния 9 вЂ” 12

Порошок титана 17 вЂ” 23

Порошок алюминия 3-7

Фторид алюминия 2 вЂ” 4

Диборид титана Остальное

Наличие полиборида магния при оптимальном массовом соотношении между ним

„, 5U „„1677089 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам комплексного насыщения в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости изделий из титана и его сплавов, ЦельвЂ” повышение абразивной иэносостойкости иэделий. Состав для химико-термической обработки содержит, мас.о : полиборид магния 9 вЂ” 12; порошок титана 17 вЂ” 23; порошок алюминия 3-7; фторид алюминия 2-.4; диборид титана остальное, Состав позволяет повысить абразивную износостойкость в

4 вЂ” 5 раз по сравнению с обработкой известным составом, 3 табл. и порошком титана, а также присутствие в составе порошка алюминия приводит к повышению абразивной износостойкости.

При температуре процесса происходит химическое взаимодействие между полиборидом магния и порошком титана, что обеспечивает получение покрытий с большой толщиной и высокой прочностью.

Порошок алюминия, присутствующий в смеси, способствует увеличению пластичности получаемых покрытий. Нижний предел содержания порошка алюминия (3 мас.g) определяет минимально необходимую концентрацию элемента в смеси, при которой наблюдается эффект повышения пластичности получаемых покрытий. Превышение верхнего предела (7 мас. $) приводит к сильному разупроннению покрытий.

Содержание полиборида магния (9 мас.,(,) определяется минимальным количеством активных атомов бора, необходимых для поддержания высокой насыщающей способности состава. Верхний предел содержания полиборида магния (12 мас,%) Qrраничен резким повышением температурь, процесса в результате прохождения химической реакции между ним и порошком титана. приводящей к спеканию смеси и резкому уменьшению насыщающей способности, Количественное содержание порошка титана 17 вЂ” 23 мас,% связано с массовым содержанием полиборида магния и определяется полнотой прохождения реакций

Ме>ь<ДУ НИМИ

ИспользОВание В качестве актиВатОра фторида алюминия спосОбствует 601188 NHтенсивной доставке активных атомов бора и титана и устранению припекаемости смеси к поверхности обрабатываемых изделий, Нижнее значение (2 мас,%) определяет минимально необходимую концентрацию элементов газовой фазы, От которой зависит скорость образования покрытия, Превышение Верхнего предела (4 мас.%) приводит к тому, что активатор действует как инертная добавка.

В качестве инертной составляющей;. используют диборид титана, добавляемый в исходную смесь до 100%, Диборид титана устраняет образование в получаемых покрытиях нежелательных посторонних вклioчений, например получаемых ITp!ë использоьании в качестве инертного разбавителя Оксида алюминия. Ус.гранению включений способствует идентичность используемой инертной добавки (диборид титана) и химического соединения, получаемого в результате реакции между полиборидом магния и порошком титана.

Перед использованием все компоненты порошковой смеси просушивают и измельчают при 80 вЂ” 100"С. Затем смесь перемешиВают в барабанных смесителях при скорости вращения 60 об/мин в течение 30 мин, Обработку изделий иэ технически чистого титана ВТ1-О и титанового сплава BT20 проводят в контейнерах из нержавеющей стали, Упаковку контейнера начинают с того, что на дно помещают слой смеси толщиной 20 вЂ” 30 мм. Затем укладывают иэделия так, чтобы расстояние до стенок контейнера было не меньше 15-20 мм, а расстояние между иэделиями вЂ” не меньше

20 мм, Слой смеси от верха изделий до кромки контейнера должен быть не меньше 40 мм. Снизу 8 контейнер подводят жаростойкую трубку, через которую подают аргон в смесь, Подготовленный к насыщению контейнер загружают в печь, разогретую до

900 вЂ” 1ООООС. Покрытие формируется во Время прохождения химической реакции между полиборидом маГния и порОшком титана и после 86 заВершения ВО Вр8мя Выдер:ккt4 при температуре IIpoqeccB 8 течение 1

После Окончания процесса контейнер Вынимают из печи и охлаждают на воздухе, Смесь вместе с обрабатываемыми иэделиями высыпают на поддон. Как правило, отделение смеси от поверхности иэделий но представляет затруднений, PBBMFp контейнера выбирают исходя из габари !08 Обрабатываемых изделий и рабочего пространс;ГВВ печи. Скорость подачи Bproi- B сос: а Вляет

0,2 вЂ” 0,3 л/мин, Абразивную износостойкос-:6 изделий

ll5 исследовали при Воздействии газоабразивного потока. Обработанные титановые Образцы размерами 3 х 20 х 35 закрепляли нз роТор8, с088ршающем Вра!Дате!16HOC ДВИжение со скоростью 790 Об/мин, Через со20 пло под углом атаки 50 по Отношен 1!о:::.

0 плОскОсти рОТорВ ВВОДили ГВЗОабразивнь!Й пото,<. Газоабразивнhlй ПOTOк получали за счет использования компрессора для г1одачи сжатоГО Воздуха, хонтролирь/емОГО рОтО25 метром РС-7, и фиксировачного количества абразива, подаваемого шнеком. В качестве абразива использовали варцсвый песок с размерами частиц 0,1 вЂ” 6,2 мм, кон!,ен-08-qua песка В газоабразивно... . потоке со;тав30 ляла 20 гум . Действительную скорзс-з соударения частиц потока с плоскОстьь0 ротора определяли геометрическим сложени8М 88KTÎp08 Окружной cK0pocTY: Обоазцов и линейной скорости потока; Она составляла

35 280 м/с. Время испытания 30 мин Оцен.-,. массового износа образцов про 1зводили по потере 88са пут6м Взвешивания Обоазцов на аналитических Весах В, 1А-200М с -0:": :нсстью до 0,0001 г дс и после испытания. Ми!<40 ротвердость и толщy,Hó !.Qкры Гий

Оценивали с помощью прибора П1;IT-3.

Результаты ис11ытаний Образцов В зависимости 01 содержания порошка ал1оминия, фтОриДа алюминия, полибОрида магния Yi

45 QopoU!KB TNTBHB пои86Д8нái В таол. 1 вЂ” 3, Температура обработки Во всех случаях

1000 С, длительность ч, Для сравнения В табл. 3 приведены р8ЗУЛЬТВТЫ ИСПЫТВНИй ТВХНИЧВСKN Чистого Ti450 тана ВТ1-0, обработанного изве:тным составом при 1000 С в тс ение 6 ч.

Анализ данных показывает, что:ась::вЂ”

ЩЕНИЕ Иэ.";ьЕЛИй:.--.З тИтаНВ И ЕГО Сяr8808 С использова1ьлем предлагаемого состав- по55 зволяет повысить абразивную изHOCOcтойкость 8 p вЂ”.5 раз по сравнению с 05pB50: ко; известным составом.

® О р м у л а и э о piü р 8 "; 8 н !л я

CQCTB8 ЦЛя ХИ дИеьО-.ГЕрь,.;!ь1ЧЕ!!<Оьс;1бььабОтки ИЗД8лий из титана и 6ГО сплаВОВ.

1 б /708Г4 вкл.оча !О щий борсоде ржа щее вещество, порошок титана, активатор и инертную добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной износостойкости изделий, он дополнитель:o содержит порошок алюминия, в качестве борсодержащего вещества вЂ” полиборид магния, в качестве активатора вЂ” фтсрид алюминия, а в качестве инертной добавки вЂ” диборид титана при следующем соотношении компонентов, мыс. $:

Полиборид магния

Порошок титана

Порошок алюминия

113торид алюминия

Диборид титана

Таблиц 91

Состав Иаркс. ма1 тер нала

Глубина !

Содсркание в составе, мас.X

Поверхностная

П9 нос обравЦОВ4 р мг/см я слоя

Дибср ц мкм титана

Полибо- 1Порошок Пор ! р14д иаг- титана алюминия ния оркд микротвердость, кг,/мм"

5! о

Таблкца2

Сос-.àâ Парка материала

I ПолибоПоверхностная микротвердость, кг/мм9

Содержание и составе, мас,K

Гл 4бия& слоя, мкм

119нос обравцов, мг/см орошок Порош титана алш4ииия! иосри гнтана орид а1в4&4и я рид магния

1Î

Таблица3

Содерканне в составе, мас.Х

Глу на сло

Полибо- ) Оксид

i риц маг- бора

4Г

Г =

Порс- Оксиц

ШОК аЛКЕ4Нел14ьо4- 1 ноя

ПороПи шок

Рид ти на титана

1700

3 5

66 95-105

90-100

63 100-110

100-110

57 95-105

90-100

3 5

4О 3 17 вЂ” 55-60

2500

139

Составитель Н.Сункина

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор О.Ципле

Редак3op А,uf3p

Заказ 3085 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Ãàãàðèíà, 101

ВТ1-О

BT-? С

BT"1 -О вт-20

ВТi-О

ВТ-20

BTi "-0

BT-20

ВТ1-О

Вт20

ВТ1-0

ВТ-20

Состав; 1!арка маl териала

i .!

1 BTt-.O

ВТ-20

2 ВТ1".О

ВТ-20

-ВТ1-О

BТT - 20

Яв В Е С".-н а Вт;.0 I 10- 1 i 0

95-105

100-110

;00-110

95-105

90-1 00

90-100

85-95

100-110

100 1440

100-110

95-105

i 900

1800 ! 800

t700

1700!

BOO

1600

28, Поверх- занос нос 08p99""

4 ная, цов

МИКРО- ИГ/СМЬ1 твердость, кг/мме

Состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к лазерной химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, изготовленных преимущественно из углеродистых сталей

Способ получения диффузионного хромистого покрытия на изделиях из малоуглеродистой стали // 1560618

Изобретение относится к химико-термической обработке малоуглеродистой стали

Состав энерговыделяющей пасты для химико-термической обработки // 1191487

Состав для алюмосилицирования изделий из титановых сплавов // 1135799

Способ алитирования стальных изделий // 396441

Способ термомеханикохимической обработки стальных изделии // 392170

Всесоюзная rsis? y"-"!;.'] vi'wfvf'r ~f.',". 5 2fai? .fiifsb~j:.nh;. m-. ai'ii; // 389173

Способ диффузионного хромирования металлической поверхности // 360782

Способ повышения жаростойкости стальных изделий // 148428

Обмазка для алитирования железоуглеродистых изделий методом распыления // 99463

Способ цинкования стальных изделий // 2186150

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам диффузионного цинкования, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной, приборостроительной и других областях промышленности

Способ упрочнения твердосплавного алмазного инструмента // 2245391

Изобретение относится к способам упрочнения твердосплавного алмазного инструмента и может быть использовано в машиностроении и горнодобывающей промышленности

Суспензия для алюмохромосилицирования деталей из жаропрочных никелевых сплавов // 2326183

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке сплавов, и может быть использовано для повышения жаростойкости деталей газотурбинных двигателей

Способ поверхностного упрочнения деталей машин // 2098509

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов, а именно диффузионному насыщению поверхностных слоев упрочняемых деталей машин различными химическими элементами из твердых фаз

Способ получения покрытий на поверхности стальных изделий // 2009271

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов, в частности к способам получения жаростойких покрытий на поверхности стальных изделий, в том числе муфелей, радиационных труб и других элементов печного оборудования

Способ получения покрытий на поверхности стальных изделий // 2031973

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов, в частности к способам получения жаростойких покрытий на поверхности стальных изделий, в том числе муфелей, радиационных труб и других элементов печного оборудования

Способ получения защитных покрытий // 2527234

Изобретение относится к антикоррозийной обработке металлических изделий, в частности к термодиффузионному цинкованию, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения и других отраслях промышленности, где требуется защита изделий от коррозии и старения. Способ получения защитных покрытий включает загрузку изделий в нагревательную установку, их нагрев в контакте с цинксодержащей насыщающей смесью и выдержку при температуре, необходимой для образования требуемой толщины покрытия, и последующую выгрузку изделий. В качестве насыщающей смеси используют цинксодержащую суспензию на полимерной основе при следующем содержании компонентов, мас. %: порошок цинка - 40-95 и раствор полимерного связующего - 60-5. Суспензию в количестве 0,5-3,0% от массы цинкуемых изделий предварительно наносят на поверхность изделий ровным слоем. После отверждения полимера изделия размещают внутри нагревательной установки, нагрев осуществляют до температуры, превышающей 250°C, и выдерживают для обеспечения образования требуемой толщины покрытия. Получается высококачественное защитное покрытие металлических изделий в расширенном диапазоне габаритов цинкуемых изделий и толщин наносимых защитных покрытий.

Способ легирования поверхности детали // 2556455

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к способам упрочнения металлов, и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях изнашивания и знакопеременных нагрузок. Способ легирования поверхности детали из стали включает нанесение на легируемый участок поверхности детали обмазки, содержащей легирующие элементы, нагрев легируемого участка поверхности детали с нанесенной обмазкой до температуры выше температуры плавления обмазки. Нагрев легируемого участка поверхности детали с нанесенной обмазкой осуществляют со скоростью нагрева 180-220°C в секунду до температуры 1200-1250°C с выдержкой в течение 2-3 мин. Одновременно с нагревом легируемого участка поверхности детали принудительно охлаждают противоположную нагреву поверхность детали с помощью охлаждающей жидкости и отводят тепло вглубь детали из прилегающей к легируемому участку зоны поверхности. В частных случаях осуществления изобретения легированию подвергают поверхность детали в виде пластины, при этом жидкостью охлаждают противоположную поверхность пластины. Легированию могут подвергать внешнюю поверхность полой детали, при этом жидкостью охлаждают стенку полости детали. Обеспечивается увеличение толщины диффузионного слоя, сокращение длительности термодиффузионного насыщения поверхности при сохранении высокой твердости. 2 з.п. ф-лы.

Способ определения эффективной толщины диффузионного слоя // 2607297

Изобретение относится к способу определения эффективной толщины диффузионного слоя на металлическом изделии. Осуществляют воздействие плазменного разряда заданной продолжительности на поверхность диффузионного слоя изделия, при этом проводят измерение интенсивности спектральной линии для определения содержания диффундирующего элемента и анализ распределения значений содержания этого компонента в диффузионном слое. Перед упомянутым воздействием плазменного разряда выполняют плоский срез диффузионного слоя изделия под заданным углом к поверхности насыщения, а после указанного воздействия плазменного разряда измеряют расстояние между поверхностью насыщения и местами воздействия плазменного разряда на поверхность плоского среза диффузионного слоя изделия. Измеренное расстояние используют для получения распределения значений содержания диффундирующего элемента по толщине диффузионного слоя. В результате проведения анализа распределения значений содержания диффундирующего элемента в диффузионном слое в зависимости от требуемого значения концентрации диффундирующего элемента в диффузионном слое по полученным значениям распределения содержания диффундирующего элемента по толщине диффузионного слоя определяют эффективную толщину диффузионного слоя. В частных случаях осуществления изобретения плоский срез диффузионного слоя выполняют под углом менее 10 угловых минут к поверхности насыщения. Упомянутые плазменные разряды возбуждают с одинаковым временем экспозиции для выжигания кратеров заданной глубины. Упомянутые плазменные разряды возбуждают для прожигания диффузионного слоя. Обеспечивается увеличение точности определения эффективной толщины диффузионного слоя на металлических изделиях после термодиффузионного цинкования в результате возможности фиксирования непрерывной зависимости распределения диффундирующего элемента по толщине диффузионного слоя. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.