RU1790623C - Высокопрочный коррозионностойкий аморфный сплав на основе железа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии , и может быть использовано при получении микропровода и аморфных лент дл  композиционных материалов, малогабаритного режущего инструмента и мембран запорно-пусковыхустройств. В сплав на основе железа, содержащий хром, бор, кремний, ванадий и/или молибден, вольфрам , ниобий и/или тантал и медь дополнительно введены никель и РЗМ при следующем соотношении компонентов, ат.%: хром 2,0-8,5, бор 10-16, кремний 4,5- 10, никель 15-45, ванадий и/или молибден 0,5-5,5 вольфрам 0,3-2,0 ниобий и/или тантал 0,1-1,5, медь 0,1-1,5, РЗМ 0,001-0,05, железо остальное, причем суммарное содержание хрома, ванади  и/или молибдена, вольфрама, ниоби  и/или тантала 5,0-10,5, бора и кремни  18-21. 2 табл. (Л С

Description

Изобретение относитс  к области металлургии , а именно к металлическим сплавам на основе железа, и может быть использовано при получении микропровода и аморфных лент дл  композиционных материалов , малогабаритного режущего инструмента и мембран запорно-пусковых устройств.

Известен аморфный железосодержащий сплав, отвечающий формуле FeaCnbMcQd (где М - молибден и/или вольфрам, Q - углерод), содержащий, ат.%: а 28-82, b 20, с 4-25, d 15-26, железо остальное.

Основным недостатком этого сплава  вл етс  его низка  способность к аморфиза- ции.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  высокопрочный аморфный сплав на основе железа, стойкий к общей, точечной и щелевой коррозии, коррозионному растрескиванию под напр жением в неагрессивных средах, включающий, ат.%: 1-40 хрома, 7-35 фосфора, углерода и/или бора и содержащий в качестве дополнительных компонентов:

1. 0,01-40 кобальта:

2. 0,01-20 молибдена, циркони , титана, кремни , алюмини , платины, марганца и/или паллади ;

3. 0,01-10 ванади , ниоби , тантала, вольфрама, германи  и/или берилли ;

4. 0,01-5 золота, меди, цинка, кадми , олова, мышь ка, сурьмы, висмута и/или серы;

vi ю о о

го

CJ

со

при общем их содержании 0,01-75, остальное - железо.

Основным недостатком этого сплава с точки зрени  конкретного применени   вл етс  его низка  технологичность, недостаточна  прочность, коррозионна  стойкость в агрессивных средах.

Целью изобретени   вл етс  повышение технологичности, прочности, коррозионной стойкости и способности к аморфиза цйй4 при сохранении высокой пластичности .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в сплав на основе железа, содержащий хром, бор, кремний, ванадий, и/или молибден , вольфрам, ниобий и/или тантал и медь дополнительно введены никель и РЗМ при следующем соотношении компонентов, ат.%:

Хром2,0-8,5 Бор 10-16 Кремний 4,5-10 Никель . 15-45 Ванадий и/или молибден 0,5-5,5 Ниобий и/или тантал 0,1-1,5 Медь 0,1-1,5 РМ 0,001-0,05 Железо Остальное, причем суммарное содержание хрома, ванади  и/или молибдена, вольфрама, ниоби  и/или тантала 5,0-10,5, бора и кремни  18- 21,

Вводимые в предлагаемый сплав на основе железа легирующие элементы дают следующие эффекты: технологичность сплава повышают бор, кремний, никель, медь и РЗМ; повышению прочности способствуют хром, бор, кремний, ванадий,вольфрам, ниобий , тантал, молибден; коррозионную стойкость увеличивают хром, никель, ванадий , вольфрам, медь, тантал, молибден и ниобий; все элементы (кроме меди) в указанных пределах концентраций способствуют аморфизации сплава.

Концентрационные пределы введени  элементов при этом установлены на основании следующего.

При содержании хрома менее 2,0 ат.% ванади  и/или молибдена 0,5 ат.%, вольфрама 0,3 ат.%, ниобий и/или тантала 0,1 % и суммарной концентрации хрома, ванади  и/или молибдена, вольфрама, ниоби  и/или тантала менее 5,0 ат.% наблюдаетс  уменьшение прочности сплава.

При увеличении концентрации хрома выше 8,5 ат.%, ванади  и/или молибдена 5,5 ат.%, вольфрама 2,0 ат.%, ниоби  и/или тантала 1,5 ат,% и суммарном содержании хрома, ванади  и/или молибдена,

вольфрама, ниоби  и/или тантала более

10.5 ат.% снижаетс  способность сплава к аморфизации.

При концентрации бора менее 10 ат.%,

кремни  - 4,5 ат.% и суммарном содержании металлоидов ниже 18 ат.% способность сплава к аморфизации ухудшаетс . Аналогична  картина наблюдаетс , если в сплаве более 16 ат.% бора и 10 ат.% кремни  и

суммарное содержание этих элементов превышает 21 ат.%.

При содержании в сплаве менее 15,0 ат.% никел  уменьшаетс  коррозионна  стойкость сплава. Превышение концентра5 ции никел  более 45 ат.% приводит к снижению прочностных характеристик сплава.

Не установлено положительного вли ни  меди, если концентраци  ее менее 0,1 ат.%, а повышение более 1,5 ат.% снижает

0 способность сплава к аморфизации.

Вли ние на сплав РЗМ при концентрации менее 0,001 ат.% не установлено. Превышение концентрации 0,05 ат.% ведет к снижению способности сплава к аморфиза5 ции и ухудшению его технологичности.

Способ получени  аморфного сплава включает выплавку предварительного сплава и резкое охлаждение расплава.

Выплавка предварительного сплава

0 осуществл лась из ингредиентов в элементарном состо нии с помощью высокочастотной электропечи в защитной среде инертного газа. Состо ние и чистота исходных элементов соответствовали: железо

5 карбонильное особо чистое класса 13-2 по ТУ 6-09-3000-78, хром электролитический ЭРХ по ТУ 1-4576-76, ниобий вакуумной плавки по ТУ 48-19-284-78, молибден высокой чистоты по ТУ 48-69-73, кремний моно0 кристаллический по ТУ 48-44-293-82, бор аморфный Б 99 по ТУ 6-02-923-74, Концентраци  примесей в никеле, ванадии, вольфраме , тантале, меди и РЗМ не превышала содержание их в материалах высокой чисто5 ты.

Дл  получени  сплава в аморфном состо нии примен лс  способ закалки из жидкого состо ни  по методу спиннинго- вани  расплава литьем плоской струи на

0 внешнюю цилиндрическую поверхность быстровращающего диска (3), позвол ющий достигать скоростей охлаждени  до

106 град/сек.

Такой способ позвол ет получать амор- 5 фные сплавы, например, в виде длинных лент толщиной 10-50 мкм и шириной, например , от 5 до 50 мкм.

Характеристики предлагаемого аморфного сплава могут быть проиллюстрированы на конкретных примерах.

С помощью описанного выше способа были получены аморфные сплавы составов, приведенных втабл.1, в виде лент толщиной от 10 до 45 мкм и шириной от 15 до 30 мкм.

По данным рентгеновских дифракцион- ных исследований, ленты сплавов № 1-8, 13-17, 20-26 по табл.1 обладают рентгено- аморфной структурой. На дифракционных картинах лент сплавов N° 9-12, 18-19 наблюдались линии отражений от кристалли- ческих фаз.

Механические испытани  аморфных сплавов на раст жение проводились на разрывной машине Р-05 согласно стандартной методике по ГОСТ 7875-74.

Пластичность материала оценивалась с помощью испытаний на изгиб между двум  параллельными пластинами и определ лась величиной критической деформации Јf t/(L-t), где t-толщина лен- ты, L - рассто ние между пластинами в момент , когда деформаци  становитс  неупругой.

Коррозионна  стойкость оценивалась с помощью измерител  скорости коррозии Р 5035 в 6Н растворе H2SCM при 20°С после выдержки образца в течение одного часа.

Технологичность сплава определ лась визуально по 5-бальной шкале: при наличии одного из дефектов на лентах (неровные кра , вздути , заметна  шероховатость поверхности , пористость, обрывы) оценка соответственно снижалась на единицу.

Статистически усредненные характера стики аморфных сплавов, соответствующих табл.1, приведены в табл.2.

Ленты, изготовленные из предложенного сплава № 2-8,13-15,21-26 посравнению с лентами, изготовленными из известного сплава NS 27-30, как видно из таблицы 2, имеют более высокую технологичность, более высокий предел прочности (на 15-80 кгс/мм2), Коррозионна  стойкость предложенного сплава увеличиваетс  более чем на пор док, и на 30-50% возрастает способность сплава к аморфизации.

Claims (1)

1. Пластичность предложенного сплава соответствует уровню известных сплавов. Формула изобретени  Высокопрочный коррозиеннестойкий аморфный сплав на основе железа, содержащий хром, бор, кремний, ванадий и/или молибден, вольфрам, ниобий и/или тантал и медь, отличающийс  тем, что он дополнительно содержит никель и РЗМ при следующем соотношении компонентов, ат.%:

   Хром2,0-8,5 Бор 10-16 Кремний 4,5-10 Ванадий и/или молибден 0,5-5,5 Вольфрам 0,3-2 Ниобий и/или тантал 0,1-1,5 Медь 0,1-1,5 Никель 15-45 РЗМ 0,001-0,05 Железо Остальное причем суммарное содержание хрома, ванади  и/или молибдена, вольфрама, ниоби  и/или тантала равно 5,0-10,5, бора и кремни  18-2-1.

   Таблица 1

   Продолжение таблицы 1

   Таблица 2