Сплав на основе твердого раствора карбида ванадия в никеле

Авторы патента:

Сплав предназначен для наплавки седел и штоков запорной арматуры, применяемой в производстве фторсодержащих соединений. Сплав содержит, в мас. карбид ванадия 1,0 3,0, твердый раствор карбида ванадия в никеле с содержанием 0,3 2,9% карбида ванадия остальное. Свойства сплава: микротвердость 2680 5050 МПа, коррозионная стойкость с (ток коррозии) (2,9-3,7)10^-5A/cм² 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для наплавки седел и штоков запорной арматуры, применяемой в производстве фторсодержащих соединений. Цель изобретения повышение твердости сплава и его коррозионной стойкости во фторсодержащей среде. Поставленная цель достигается тем, что сплав в виде твердого карбида ванадия в никеле дополнительно содержит карбид ванадия при следующем соотношении ингредиентов, мас. Карбид ванадия 1,0-3,0 Твердый раствор карбида ванадия в никеле Остальное при этом твердый раствор карбида ванадия в никеле содержит 0,3-2,9 (мас. ) карбида ванадия. При содержании в сплаве 1,0-3,0 (мас.) карбида ванадия и в твердом растворе карбида ванадия в никеле 0,3-2,9 (мас.) карбида ванадия его двухфазная структура (дисперсные равномерно распределенные в сплаве частицы карбида ванадия и твердый раствор карбида ванадия в никеле) имеет повышенные твердость и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде. Как показали проведенные исследования при содержании карбида ванадия в сплаве менее 1,0 (мас.) и твердом растворе карбида ванадия в никеле менее 0,3 (мас.) твердость сплава и его коррозионная стойкость во фторсодержащей среде практически не отличаются от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле более 3,0 и 2,9 (мас.) соответственно образуются выходящие на поверхность образца из сплава волосовидные трещины, которые могут явиться источником развития ножевой, язвенной и межкристаллитной коррозии. При отработке предлагаемого сплава были опробованы составы с содержанием карбида ванадия в них и в твердом растворе карбида ванадия в никеле в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним и выходящим за заявляемые пределы. Сплав получали в лаборатории сварки Пермского политехнического института с использованием образцов размером 10х10х25 мм из никеля марки НП-2 и комплексного электролитического покрытия (КЭП) системы никель-карбид ванадия. КЭП наносили на образцы в электролите следующего состава (г/л): NiSО₄ 170; NiCl 35; Na₂SО₄ 70; борная кислота 30; карбид ванадия 10. Режим процесса: плотность тока (i_k)= 2,5-7,5 А/дм²; Т электролита 53-55^оС. Перемешивание раствора постоянное с помощью магнитной мешалки ММ-3М. Предварительная обработка образцов перед нанесением покрытия включала: химическое обезжиривание в венской извести; химическое активирование в смеси кислот Н₂SО₄ и НСl (50: 50). В качестве анода использовали никель марки НПА-2. Комплексное электролитическое покрытие (никель-карбид ванадия), нанесенное на поверхность пластин слоем 100-200 мкм, оплавляем с помощью технологической лазерной установки "Квант-15" при помощи излучения 4-12 Дж, положении фокусного пятна относительно поверхности пластины на расстоянии 4-12, перекрытии поло при имплантации (наплавке) по площади 100-200 мкм. Фазовый состав полученного сплава изучали с помощью рентгеновского дифрактометра "Дрон-2" в кобальтовом монохроматизированном К -излучении. На сканирующем электронном микроскопе и всеволновом дисперсионном анализаторе спектра рентгеновского излучения ВДАР-1 проводили рентгеноспектральный микроанализ сплава. Измерение микротвердости металла сплава проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г с шагом измерений 30 мкм. Коррозионную стойкость сплава определяли электрохимически в 0,1 М растворе плавиковой кислоты на потенциометре ПИ-50-11,1 с программатором ПР-8 и потенциометром ПДПИ-002 методом линейной поляризации. Циклические потенциодинамические поляризационные кривые снимали в диапазоне потенциалов 10 мВ при скоростях развертки потенциала 110^-2, 510^-3, 210^-3, 110^-3, 510^-4 В/с. Проведенные исследования показали существование имплантированного карбида ванадия в поверхностном слое никеля со значительным перенасыщением твердого раствора карбида ванадия в никеле карбидом ванадия. В нижеследующей таблице приведены составы предлагаемого сплава (составы 1-3), сплава-прототипа (состав 6) и данные по влиянию карбида ванадия на твердость сплава, его коррозионную стойкость в 0,1 М растворе плавиковой кислоты и описание микроструктуры сплава. Влияние карбида ванадия на твердость сплава и его коррозионную стойкость в 0,1 М растворе плавиковой кислоты. Как видно из таблицы, наибольшие показатели твердости сплав имеет при соответствии его заявляемым пределам содержания карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле (составы 1-3). При содержании карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле ниже заявляемых пределов (состав 4) твердость и коррозионная стойкость сплава во фторсодержащей среде практически не отличаются от твердости и коррозионной стойкости сплава-прототипа (состав 6). При содержании карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле выше верхнего предела, указанного в формуле изобретения (состав 5) в микроструктуре сплава наблюдается неравномерное распределение частиц карбида ванадия в сплаве, а также отдельные конгломерированные частицы, что, очевидно, приводит к неравномерной и повышенной в сравнении со сплавом прототипа коррозии. Предлагаемый сплав, благодаря в 1,2-2,2 раза большей (по сравнению со сплавом-прототипом) твердости и на 20-30% большей коррозионной стойкости во фторсодержащей среде, обладает большей эрозионной стойкостью и может быть использован для наплавки седел и штоков запорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений для повышения сроков ее службы.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА КАРБИДА ВАНАДИЯ В НИКЕЛЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и коррозионной стойкости во фторсодержащей среде, твердый раствор карбида ванадия в никеле содержит 0,3 - 2,9% карбида ванадия, а сплав дополнительно содержит карбид ванадия при следующем соотношении компонентов, мас. Карбид ванадия 1,0 3,0 Твердый раствор карбида ванадия в никеле Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1

Сплав на основе твердого раствора карбида циркония в никеле // 1818869

Сплав на основе твердого раствора карбида титана в никеле // 1818868

Сплав на основе твердого раствора карбида титана в никеле // 1818866

Сплав на основе никеля для коррозионной защиты // 1782056

Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам системы никель-медь, используемым для защиты металлов от коррозии

Порошковая композиция для газотермического напыления покрытий // 1754786

Сплав на основе никеля // 1746733

Изобретение относится к металлургии жаропрочных свариваемых сплавов на основе никеля и может быть использовано в качестве материала жаровых труб камер сгорания, газосборников, экранов, сопел и других сварных узлов ГТД, работающих в широком интервале температур (600-1100оС)

Антифрикционный порошковый материал на основе никеля // 1740476

Изобретение относится к порошковой металлургии

Сплав на основе никеля с эффектом памяти формы // 1696553

Изобретение относится к области металлургии , в частности к сплавам на основе никеля, обладающим эффектом памяти формы и используемым в качестве рабочих элементов устройств, применяемых в криогенной технике

Сплав на основе никеля // 1663951

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для изготовления турбинных колес

Жаропрочный сплав на основе никеля // 2103406

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на основе никеля

Сплав на основе никеля // 2105077

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам на основе никеля, применяемым в качестве сварного материала и присадочной проволоки при сварке изделий из чугуна

Литейный жаропрочный сплав на основе никеля // 2112069

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым для наплавки на детали, работающие в жестких условиях при высокотемпературной фреттинг-коррозии и сульфидной коррозии, например на контактные поверхности рабочих и сопловых лопаток стационарных газовых турбин газотурбинных установок (ГТУ)

Металлический сплав // 2117712

Изобретение относится к составу коррозионностойких сплавов на основе никеля общей формулой NiaMobXcYdZe, где a - более 73, но менее 77 ат.% никеля, b - более 18, но менее 23 ат.% молибдена, x - по крайней мере один элемент замещения, выбранный из группы, включающей хром, кобальт, железо, марганец и вольфрам с содержанием c любого одного такого элемента, составляющим не более 5 ат.%, и суммарным содержанием c по меньшей мере 2 ат.%, y - по крайней мере один элемент замещения, выбранный из группы, содержащей алюминий, медь, кремний, титан, ванадий и цирконий с содержанием d любого одного такого элемента, не превышающим 1 ат.%, по крайней мере один элемент внедрения, выбранный из группы, содержащей бор, углерод, азот, кислород, фосфор и серу с содержанием e любого одного такого элемента, не превышающим 0,1 ат.%, при этом сумма c + d составляет от 2,5 до 7,5 ат.%

Способ получения тонкого проката // 2120828

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к области получения сплавов на основе никеля, и может быть использовано при изготовлении тонкого проката для дожигания выхлопных газов

Высокопрочный инварный сплав // 2154692

Изобретение относится к металлургии, конкретно к разработке высокопрочных инварных сплавов с минимальным значением температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) ниже 2,510-6 K-1

Сплав на никелевой основе для монокристаллических затравок и способ его выплавки // 2158781

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении монокристаллических изделий из жаропрочных сплавов заданной кристаллографической ориентации, например лопаток ГТД и ГТУ

Лигатура (варианты) // 2191213

Материал на основе никелида титана с эффектом памяти формы // 2191842

Изобретение относится к материалам с памятью формы с модифицированной поверхностью, которые могут быть использованы в качестве имплантатов в медицине, в качестве элементов и изделий, работающих в агрессивных средах и т

Сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него // 2191843

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам, предназначенным для изготовления деталей и узлов, обладающих высоким уровнем износостойкости и антифрикционных свойств и применяемых в авиационной промышленности