RU2005030C1 - Способ получени биметалла - Google Patents

Description

ского уровн  за витель провел дополнительный поиск известных решений с целью вы влени  признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками за вленного изобретени , результаты которого показывают, что за вленное изобретение не следует дл  специалиста  вным образом из известного уровн  техники. Следовательно , за вленное изобретение соответствует требованию изобретательский уровень.

Способ заключаютс  в следующем.

На плакируемую заготовку плоской или цилиндрической формы нанос т преимущественно методом металлизационного напылени  промежуточный слой (покрытие) из материала, устран ющего или замедл ющего в зоне соединени  охрупчивание материалов заготовок. После нанесени  покрыти  плакируемую заготовку подвергают термической обработке с нагревом и охлаждени- ем в печи с атмосферой водорода. При этом температура нагрева должна быть не ниже температуры распада окислов металла, образовавшихс  на поверхности покрыти . Образовавшийс  окисел распадаетс  по за- висимости

МеО + На Me + H20(I)

Нагрев в атмосфере водорода значительно ускор ет процесс диффузии как внутри металла покрыти , так и материала покрыти  в материал плакируемой заготовки , что способствует выравниванию состава покрыти , повышению пластических свойств металла покрыти  и улучшению сцепл емости покрыти  с плакируемой за- готовкой. Кроме того, нагрев устран ет внутренние напр жени  и деформации возникающие в процессе нанесени  покрыти .

Все описанные процессы, .происход щие при нагреве и охлаждении плакируе- мой заготовки с покрытием в атмосфере водорода, облегчают процесс совместной пластической деформации, снижают интенсивность образовани  избыточных фаз, уст- ран ют возможность возникновени  несплошностей при дальнейшем соединении плакируемой заготовки с плакирующей.

Покрыти  могут наноситьс  на плакирующую заготовку с применением процессов металлизационного наплавлени , наплавки взрывного плакировани  и т.п. При получении биметаллического соединени  плакируемой заготовки с плакирующей могут примен тьс  методы взрывного плакировани , гор чей и холодной прокатки, диффузи- онной сварки и т.п.

Толщина сло  нанесенного покрыти  может быть ориентировочно определена по эмпирическим зависимост м. Так, например , в случае получени  биметаллического

соединени  с применением взрывного плакировани  дл  определени  толщины промежуточного сло  может быть использована следующа  зависимость:

-0.5)

5П

Vo

2 VK

(2)

где 5С - толщина промежуточного покрыти ;

дп - толщина плакирующей заготовки;

v0- скорость полета плакирующей заготовки;

ViT- скорость перемещени  фронта контакта слоев.

Материалом покрыти  могут быть как чистые металлы, например никель, ниобий, тантал, а также их сплавы, используемые дл  нанесени  покрыти  в виде порошка, листа, проволоки и т.п. Материал покрыти  выбираетс  таким, чтобы он в контакте как с плакируемым, так и с плакирующим слоем в услови х высоких температур и больших степеней обжати  при пластических деформаци х не образовывал хрупких избыточных фаз или их образование носило избирательный характер с мелкими разрозненными включени ми.

Предлагаемый способ получени  биметаллов предназначен преимущественно дл  сочетани  материалов, образующих в контакте между собой при обработке давлением хрупкие избыточные фазы. Этот способ может быть применен и дл  случаев, когда составл ющие биметалл материалы не образуют между собой хрупких фаз дл  повышени  качества соединени  в зоне контакта.

Использование предлагаемого способа позвол ет значительно повысить качество биметалла и увеличить его выпуск благодар  интенсификации процесса обработки давлением - повысить температуры нагрева заготовок, увеличить степень их обжати  при пластической деформации, увеличить в несколько раз толщины заготовок и скорость их прокатки. Предлагаемый способ был проверен применительно к получению листового биметалла ВТ1-0+12х18Н10Т размером 28x500x750 мм с использованием взрывного плакировани  и прокатки. Материалом плакируемой заготовки  вл лась ли- стова  сталь марки 12Х18Н10Т по ГОСТ5632-72 толщиной 20 мм, а плакирующей заготовки - листовой титан марки ВТ1-0 по ГОСТ 22-178-76 толщиной 8 мм.

Приведены сведени  только при получении биметалла взрывным плакированием.

Следует отметить, что при взрывном плакировании в зоне контакта двухслойного соединени  ВТ1-0 12Х18НЮТ без промежуточного покрыти  может происходить обильное выпадение хрупкой интерметал- лидной фазы из-за интенсивной пластической деформации.

На две плакируемые заготовки методом плазменного напылени  наносилс  слой из чистого электролитического никел  толщи- ной 0,6 мм, рассчитанной по эмпирической зависимости (2). Никель обладает высокой диффузионной способностью при высоких температурах атмосфере водорода и существенно замедл ет образование интерме- таллидной фазы в зоне контакта с титаном при пластической деформации в процессе обработки давлением. В контакте со сталью 12Х18Н10Т никель интерметаллидных фаз не образует.

Одну из напыленных заготовок подвергали отжигу в печи с атмосферой водорода по режиму: нагрев до температуры 900±50°С, выдержка 1 ч, охлаждение с печью. Такой режим термической обработки способствует полному удалению образовавшихс  в процессе напылени  окислов никел  с поверхности нанесенного покрыти  путем восстановлени  никел  из окислов по приведенной зависимости (I)

N10 + Н2- N1 + Н20

Кроме того, при таком режиме отжига ускор етс  диффузи  никел  как внутри покрыти , так и на его границе со сталью 12Х18Н10Т, что значительно повышает пла- стичность покрыти , его сцепл емость с плакируемой заготовкой и способствует устранению возможных несплошностей.

Втора  плакируема  заготовка с напыленным слоем отжигу не подвергалась.

Дл  сравнени  в эксперименте использовалась также плакируема  заготовка без покрыти .

Все три плакируемые заготовки из стали 12Х18Н10Т плакировались титаном ВТ1- О толщиной 8 мм с использованием энергии взрыва. Дл  этого плакируемые и плакирующие заготовки собирали с зазором 5 мм, на плакирующей заготовке размещали зар д взрывчатого вещества (ВВ) высотой 90 мм, состо щий из смеси аммонита № 6ЖВ по ГОСТ 21984-86 и аммиачной селитры марки Б по ГОСТ2-75 при объемном соотношении 1:3. Дл  инициировани  зар да ВВ примен ли электродетонаторы мгновенного действи  марки ЭД8Ж по ГОСТ 9089- 75. При такой схеме сборки комплекта скорость перемещени  фронта контакта v (скорость детонации В В) составл ла 2200 м/с, а скорость полета v0 плакирующей заготовки в зазоре составл ла 1100 м/с. Взрывное плакирование проводили на открытом полигоне.

Контроль качества соединени  слоев изготовленного биметалла в зоне контакта сваренных взрывом заготовки проводилс  ультразвуковой дефектоскопией по всей площади заготовок, металлографическим анализом и испытанием на отрыв отдельных образцов, вырезанных из различных-участков двухслойных заготовок.

Результаты контрол  показали, что в биметалле , изготовленном по предлагаемому способу (покрытие с отжигом) по всей поверхности отсутствуют несплошности в зоне контакта заготовок с покрытием, структура этой зоны относительно стабильна без наличи  крупных и сплошных включений интерметаллидной фазы, а прочностьха отрыв имеет высокие показатели - 490-520 МПа. В биметалле с покрытием без отжига наблюдаетс  множество несплошностей в зоне контакта заготовок с покрытием и низкие показатели прочности на отрыв слоев (170-190 МПа). В биметалле, изготовленном без промежуточного покрыти  наблюдались несплошности и крупные включени  интерметаллидной фазы (на некоторых образцах сплошные включени ). Прочность на отрыв имеет пониженные по-, казатели (27-42 МПа).

(56) За вка Японии № 64-3599, кл. В 23 К 20/08, 1989.