RU2085614C1 - Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов - Google Patents
Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085614C1 RU2085614C1 RU95105186A RU95105186A RU2085614C1 RU 2085614 C1 RU2085614 C1 RU 2085614C1 RU 95105186 A RU95105186 A RU 95105186A RU 95105186 A RU95105186 A RU 95105186A RU 2085614 C1 RU2085614 C1 RU 2085614C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- composite material
- titanium
- alloying
- titanium alloys
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов содержит в мас.%: 40-55 кремния, 2,5-10 фтористого кальция, 37,5-50 карбида бора. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии и предназначено для легирования титана и его сплавов и может быть использовано при нанесении газотермических и плазменных покрытий.
Уровень техники.
Известен материал для лазерного легирования в виде порошковой обмазки, содержащий соединения бора и углерода, который обеспечивает повышение твердости поверхности до 10-12 ГПа за счет образования в поверхностном слое твердого раствора бора в металле и боридных фаз. Материал предназначен для легирования стальных поверхностей [1]
Титан и его сплавы обладают высоким комплексом физико-механических свойств, высокой коррозионной стойкостью, малым удельным весом. Однако поверхность титановых сплавов характеризуется высокой склонностью к схватыванию и интенсивному поверхностному разрушению в самых различных условиях контактного взаимодействия с поверхностью практически любого металла. Поэтому для предотвращения схватывания контактирующих поверхностей необходимо повысить твердость поверхности титана или его сплава и обеспечить такой химический состав поверхностного слоя, который предотвращал бы схватывание трущихся поверхностей. Это позволит повысить эксплуатационные характеристики рабочей поверхности титана и его сплавов.
Титан и его сплавы обладают высоким комплексом физико-механических свойств, высокой коррозионной стойкостью, малым удельным весом. Однако поверхность титановых сплавов характеризуется высокой склонностью к схватыванию и интенсивному поверхностному разрушению в самых различных условиях контактного взаимодействия с поверхностью практически любого металла. Поэтому для предотвращения схватывания контактирующих поверхностей необходимо повысить твердость поверхности титана или его сплава и обеспечить такой химический состав поверхностного слоя, который предотвращал бы схватывание трущихся поверхностей. Это позволит повысить эксплуатационные характеристики рабочей поверхности титана и его сплавов.
Известен способ для лазерного карбоборирования титановых изделий, содержащий карбид бора и окислы алюминия, кремния, бора при следующем соотношении компонентов, мас.
Al2O3 4 10
SiO2 6-14
B2O3 25-35
B4C Остальное [2]
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого материала, заключаются в содержании композиционного материала для лазерного легирования титановых сплавов карбида бора.
SiO2 6-14
B2O3 25-35
B4C Остальное [2]
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого материала, заключаются в содержании композиционного материала для лазерного легирования титановых сплавов карбида бора.
Причина, препятствующая получению в прототипе требуемого результата, заключается в том, что насыщение кислородом твердых растворов, входящих в структуру лазерного слоя, приводит к увеличению хрупкости последнего и снижению эксплуатационных характеристик, особенно в условиях вибрационных и ударных нагрузок.
Сущность изобретения.
Изобретение направлено на решение задачи повышения износостойкости поверхностного слоя титанового сплава без существенного снижения вязких характеристик.
Технический результат достигается тем, что известный порошковый композиционный материал для лазерного легирования титана и его сплавов, содержащий карбид бора, дополнительно содержит кремний и фтористый кальций при следующем соотношении компонентов, в мас.
B4C 37,5-50
Si 40-55
CaF2 2,5-10
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что при насыщении поверхности титана и его сплавов кремнием и бором в структуре поверхностного слоя происходит образование дисперсной структуры, состоящей из зерен α и β твердых растворов, частиц интерметаллидов TiSi, а также карбидов и боридов титана, за счет которых достигается довольно сильное упрочнение слоя. Кроме того, в лазерном слое образуются высокодисперсные частицы карбидов титана и кремния. Фтористый кальций при лазерной обработке с материалом сплава практически не взаимодействует и остается в лазерном слое в виде высокодисперсных включений.
Si 40-55
CaF2 2,5-10
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что при насыщении поверхности титана и его сплавов кремнием и бором в структуре поверхностного слоя происходит образование дисперсной структуры, состоящей из зерен α и β твердых растворов, частиц интерметаллидов TiSi, а также карбидов и боридов титана, за счет которых достигается довольно сильное упрочнение слоя. Кроме того, в лазерном слое образуются высокодисперсные частицы карбидов титана и кремния. Фтористый кальций при лазерной обработке с материалом сплава практически не взаимодействует и остается в лазерном слое в виде высокодисперсных включений.
Указанный состав легирующей смеси производит упрочнение при лазерном легировании за счет образования пресыщенных твердых растворов, которые в процессе работы детали могут испытывать дисперсионное твердение и тем самым еще более повышать эксплуатационные свойства поверхности. Кроме того, присутствие фтористого кальция предотвращает схватывание поверхностей, а отсутствие в составе обмазки кислородсодержащих компонентов предотвращает охрупчивание твердых растворов. В отличие от других твердых смазок фтористый кальций гораздо более инертен по отношению к матрице и термически более устойчив, что позволяет использовать его в качестве твердой смазки в широком диапазоне условий нагружения.
Пример. Было изучено влияние лазерного легирования на структуру, фазовый состав и свойства титанового справа ВТЗ-1. Упрочнение поверхности проводили с помощью импульсной лазерной установки "Квант-15" при энергии импульса 4-10 Дж с перекрытием пятен 0,5 и с перекрытием дорожек 0,6-0,7. В качестве насыщающей среды использовали смесь порошков состава, мас.
1.
B4C 37,5
Si 55
CaF2 7,5
2.
Si 55
CaF2 7,5
2.
B4C 50
Si 47,5
CaF2 2,5
3.
Si 47,5
CaF2 2,5
3.
B4C 50
Si 40
CaF2 10
На поверхность образца наносили слой толщиной 0,3-0,4 мм, состоящий из 95% порошка композиционного материала и 5% раствора канифоли на этиловом спирте.
Si 40
CaF2 10
На поверхность образца наносили слой толщиной 0,3-0,4 мм, состоящий из 95% порошка композиционного материала и 5% раствора канифоли на этиловом спирте.
Фазовый состав лазерного легирования изучали с помощью рентгеновского дифрактометра "Дрон-2" в монохроматизированном кобальтовом излучении. Микроструктурные исследования проводили на металлографическом микроскопе Neofot, микротвердость определяли с помощью твердомера ПМТ-3. Антифрикционные характеристики определяли на машине трения СМЦ-2 при испытаниях коррозионной среды (морская вода).
Микроструктура обработанной лазером поверхности титанового сплава состоит из двух зон: зоны легирования и зоны термического воздействия. В зоне легирования твердость достигает 7500-1500 МПа при глубине зоны 200-250 мкм. Структура в пределах зоны равномерна, без видимых дефектов.
Значения износостойкости и микрохрупкости поверхностного слоя после лазерной обработки титанового сплава ВТЗ-1 приведены в таблице.
Износостойкость обработанной лазером поверхности по сравнению с необработанным состоянием повысилась в 300-500 раз, а по сравнению с прототипом 2 3,5 раза. Микрохрупкость лазерного слоя по сравнению с прототипом снизилась с 12 балла до 4 7 балла для лазерного слоя по предложенному изобретению.
Таким образом, применение лазерной обработки поверхности титана и его сплавов с предварительным нанесением на обрабатываемую поверхность легирующего покрытия предложенного состава значительно расширяет область использования этих сплавов.
Claims (1)
- Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов, содержащий карбид бора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний и фтористый кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Кремний 40 55
Фтористый кальций 2,5 10,0
Карбид бора 37,5 50,0Д
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105186A RU2085614C1 (ru) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105186A RU2085614C1 (ru) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95105186A RU95105186A (ru) | 1996-12-27 |
RU2085614C1 true RU2085614C1 (ru) | 1997-07-27 |
Family
ID=20166461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95105186A RU2085614C1 (ru) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2085614C1 (ru) |
-
1995
- 1995-04-10 RU RU95105186A patent/RU2085614C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Экстремальные процессы в порошковой металлургии. - Киев, ИСМ АН УССР, 1989, с.97-101. 2. Авторское свидетельство СССР N 1617047, кл.C 23 C 8/72, 1990. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95105186A (ru) | 1996-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yerramareddy et al. | The effect of laser surface treatments on the tribological behavior of Ti-6Al-4V | |
Li et al. | Effect of boronizing temperature and time on microstructure and abrasion wear resistance of Cr12Mn2V2 high chromium cast iron | |
Madhusudhan Reddy et al. | Enhancement of wear and corrosion resistance of cast A356 aluminium alloy using friction stir processing | |
Balanovskii et al. | Estimation of wear resistance of plasma-carburized steel surface in conditions of abrasive wear | |
RU2085614C1 (ru) | Композиционный материал для лазерного легирования титановых сплавов | |
Barykin et al. | Effect of the structure of babbit B83 on the intensity of wear of tribocouplings | |
Pérez et al. | Laser nitriding of an intermetallic TiAl alloy with a diode laser | |
Chabak et al. | Comparative analysis of the microstructural features of 28 wt.% Cr cast iron fabricated by pulsed plasma deposition and conventional casting | |
Plyatsuk et al. | Ecologically Safe Process for Sulfo-Aluminizing of Steel Parts | |
EP0494977B1 (en) | Method of modifying the surface of a substrate | |
Yamaguchi et al. | Sliding wear properties of Ti/TiC surface composite layer formed by laser alloying | |
Yamanel | Investigation of structural and tribological properties of layers formed in SAE 5140 steel coated with boride powders | |
JPH0128826B2 (ru) | ||
RU2055936C1 (ru) | Порошковый материал для нанесения износостойкого газотермического покрытия, получаемый самораспространяющимся высокотемпературным синтезом | |
Changjun et al. | Laser cladding of ZM5 magnesium base alloy with Al+ Nano-SiC powder | |
Tomlinson et al. | Fabrication, Microstructure, and Wear of Al-10.6 Si Laser Surface Alloyed with Additional Silicon | |
Kayali et al. | Investigation of Corrosion and Adhesion Behaviors of Boronized ASP® 2012 Steel | |
Zhukov et al. | Surface treatment by laser-melting induced self-propagating high temperature synthesis | |
SU1044674A1 (ru) | Порошковый состав дл комплексного насыщени стальных изделий | |
Lu et al. | Microstructure and Wear Resistance of Chromium Carbide Coating In Situ Synthesized by Veb | |
RU2133298C1 (ru) | Среда для комплексного насыщения поверхности металлов | |
Lozhkina et al. | Formation of coatings on titanium alloys by melting with a beam of relativistic electrons | |
Saravanan et al. | Microstructure, Hardness and Wear Rate of A356 Aluminium Alloy Surface Alloyed with Nitrided Titanium using GTA | |
Yen-Hung et al. | Wear behaviour and microstructure of laser-processed low carbon steel with chromium | |
Eroglu et al. | Tungsten inert gas surface modification of SAE 4140 steel |