Шихта для получения жаростойкого покрытия детонационным напылением

 

Сущность изобретения шихта содержит 14 - 16 мас.% порошка никеля и 84 - 86 мас.% порошка оксида алюминия Покрытие, полученное из предложенной шихты методом детонационного напыления , имеет высокую прочность и трещиностойкость. 1 табл

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации ао патентам и товарным знакам (21) 4901082/02 (23) 09.01% (46) ЗОЛОЮ Бюл, Na 39-40 (71) Алтайо(ий политехнический институт им И.ИДолзунова (72) Цемахович БД; Яковлев ВИ; Егоров АЕ;

Макушин ЕА; Цемахович ДБ; Бирюков ВА (73) Алтайский политехнический институт им.ИИДолзунова (19) Я (11) (51) 5 В22Г1 00 C23C4 10 (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЕТОНАЦИОННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ (57) Сущность изобретения; шихта содержит 14—

16 мас% порошка никеля и 84 — 86 мас96 порошка оксида алюминия. Покрытие, полученное из предложенной шихты методом детонационного напыления, имеет высокую прочность и трещиностойкость. 1 табл. Э

CO

CO

2001716

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошковых детонационных покрытий, имеющих высокую жаростойкость и способных выдерживать частые теплосмены, и 5 может быть использовано в деталях кокилей, пресс-форм для литья под давлением и т.п.

Известна шихта, содержащая карбид вольфрама и 307 o Nl. 10

Указанная шихта применяется для защиты лопаток турбин газотурбинных деталей и компрессоров.

Данные покрытия обладают высокой износостойкостью. 15

Недостатками указанной шихты является то, что в процессе нанесения покрытия теряют свои свойства, чем повышают расход дорогостоящего материала.

Известна шихта, которая содержит 20 окись алюминия.

Покрытие иэ AlzOz защищает материа- лы от коррозии при температуре, близкой к температуре плавления.

Однако при нанесении порошкового 25 покрытия иэ чистого порошка окиси алюминия, обладающего высокой жаростойкостью, получены отрицательные результаты, выразившиеся в разрушении, растрескивании покрытия в условиях резких теплосмен.

Это вызвано слишком различающимися коэффициентами расширения основного металла и материала покрытия. Таким образом, недостатком указанного покрытия является недостаточная прочность при ме- 35 ханических и тепловых ударах.

Целью изобретения является повышение термической прочности, в том числе повышение трещиностойкости в условиях резких теплосмен. 40

Поставленная цель достигается тем, что в известную шихту. содержащую окись алюминия, согласно изобретению, дополнительно вводят порошок никеля, при следующем соотношении компонентов, мас. ; 45

Окись алюминия (А!20э) 84 — 86, Никель (Ni) 14-16.

Содержание никеля в шихте выбрано исходя из обеспечения наиболее высокой термоциклической прочности покрытия.

Порошок никеля повышает пластичность нанесенного покрытия и приближает его коэффициент термического расширения к показателям стальной подложки.

Испытания показали, что положитель- 5 -> ное влияние вводимой в шихту никелевой добавки имеет экстремальный характер, в частности, при постепенном увеличении процентного содержания никелевого порошка происходит постепенный росттермоциклической прочности, что объясняется появлением пластичных никелевых мостиков между частицами.

При введении добавки менее 14 мас, Nl сопротивление разрушению покрытия нарастает медленно, при приближении к содержанию 14 мас. Ni происходит резкое повышение термоцикпической прочности.

Это объясняется получением сплошных перемычек между частицами AlzOz. При введении более 16мас.% сопротивление разрушению сплава снижается, т.е, снижается теплостойкость покрытия (см. таблицу).

Кроме того, увеличение процентного содержания Nl приводит к увеличению стоимости.

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемой шихты были приготовлены шихты иэ порошков окиси алюминия (AlzOa) и никеля (Ni) с грануляцией 40 мкм.

Образцы для испытаний представляли собой цилиндрические стержни из стали ст. 3 диаметром 20 мм и длиной 100 мм.

На образец наносили детонационное покрытие в одинаковом режиме при числе циклов 5 С и обеспечивали толщину покрытия 150 мкм.

Испытание термической стойкости проводили на специальной установке, обеспечивающей нагревание погружением образца в расплавленный алюминий при

650 С и выдержкой 5 с, и охлаждение путем погружения образца в кипящую воду при

100 С и выдержкой 10 с. Состав шихты меняли постепенно от 5 мас. никеля до 20 мас. никеля, Эффективность стойкости покрытия оценивали по прочности адгеэии покрытия и по числу термоциклов и по доле площади разрушений покрытия.(сетка трещин)., При распределении таблицы с результатами испытаний видно, что при переходе от содержания никеля or 5 до 14 мас. разрушения постепенно снижаются, а в диапазоне 14-16 мас. являются совершенно незначительными. После концентрации никеля свыше 16 мас.о частота трещин и площад разрушений снова нарастает.

Можно сделать четкий вывод об экстремальности оптимального содержания компонентов, соответствующего 84-86 мас. окиси алюминия и 14 — 16 мэс. никеля, обеспечивающего наиболее простую термоциклическую стойкость.

Детонационное покрытие промышленных образцов кокилей с шихтой оптимального состава подтвердило 5-6-кратный рост стойкости и долговечности этой литейной оснастки по сравнение с прототипом.

2001716

Результаты термоциклических испытаний образцов из ст. 3 с покрытием толщиной

0,15 мм, с температурой 650 С с охлаждением в воде t - 100 С

Составитель Б. Цемахович

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал . Корректор С, Юско

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3144

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,.101 (56) Митин Б.С. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. М.: Металлургия, 1987, с. 786-787.

Борисов Ю.С. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Киев: Наукова думка, 1987, с. 348-358.

Формула изобретения

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЕТОНАЦИОННЫМ.НАПЫЛЕНИЕМ, содержащая порошок оксида алюминия, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и треБартенев С.С., Федько Ю.Л. и Григоров

А,И. Детонационные покрытия в машиностроении, 1982. с. 196-200. щиностойкости, она дополнительно содержит порошок никеля при следующем соотношении компонентов в шихте, мас. $:

Порошок никеля 14 - 16

Порошок оксида алюминия 84-86