RU2257285C1 - Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов - Google Patents
Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2257285C1 RU2257285C1 RU2004101242/02A RU2004101242A RU2257285C1 RU 2257285 C1 RU2257285 C1 RU 2257285C1 RU 2004101242/02 A RU2004101242/02 A RU 2004101242/02A RU 2004101242 A RU2004101242 A RU 2004101242A RU 2257285 C1 RU2257285 C1 RU 2257285C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- heat
- alloy
- powder
- surfacing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для наплавки деталей, работающих в условиях высоких температур и при воздействии значительных нагрузок. Наплавочный материал содержит от 99,3 до 99,9 мас.% порошка жаропрочного высоколегированного сплава на никелевой или кобальтовой основе сферической формы фракцией от 30 до 200 мкм и от 0,1 до 0,7 мас.% диоксида циркония, стабилизированного 7% окиси иттрия, фракцией от 1 до 20 мкм. Материал подают струей транспортирующего газа в сопло лазерной установки соосно с лазерным лучом. Лазерную установку настраивают так, что фокус лазерного пучка заключен в сопле на расстоянии 3-7 мм от торца сопла, а фокус потока порошкового наплавочного материала находится вне сопла на расстоянии 6-10 мм. Частицы диоксида циркония "замуровываются" в расплаве жаропрочного высоколегированного сплава и равномерно распределяются по объему наплавленного металла. Способ обеспечивает повышение жаропрочности и жаростойкости наплавленного на жаростойкий высоколегированный сплав металла. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для наплавки деталей, работающих в условиях высоких температур и при воздействии значительных нагрузок.
Известен способ наплавки контактных площадок лопаток газотурбинного двигателя, изготовленных из жаропрочных высоколегированных сплавов на основе никеля, при котором аргоно-дуговой сваркой наплавляют мерные пластины, изготовленные из металла одинакового химического состава с основным металлом лопатки (патент RU №2081930, С 22 С 19/05, 1994).
Недостатком известного способа является сложность наплавки на торцы лопаток из-за переменного профиля лопатки.
Известен способ наплавки, при котором порошковый наплавочный материал подается в сопло плазмотрона струей транспортирующего газа, нагревается плазмой и с ускорением переносится на поверхность основного материала. Данный способ позволяет наносить на поверхность основного материала металлы, керамику, органические материалы (Хасуи А., Моригвки О. Наплавка и напыление, М.: Машиностроение, 1985, с. 142-145).
Недостатками известного способа являются возможность несплавления с наплавляемой поверхностью, пористость, низкая прочность сцепления с основой.
Наиболее близким по технической сущности является способ наплавки, при котором порошковый наплавочный материал подается струей транспортирующего газа, нагревается лазерным излучением и переносится на поверхность основного материала. Данный способ позволяет наносить на поверхность основного материала металлы, керамику (D.Schuoecker. Laser augmented 3-D shaping // Лазерные технологии и средства реализации. Материалы III Международной научно-технической конференции, С-Пб, Издательство СПбГТУ, 2000, с. 3-15).
Недостатком известного способа является значительный расход порошкового наплавочного материала. Состав наплавочного материала не приводится.
Задачей изобретения является повышение жаропрочности и жаростойкости наплавленного на жаростойкий высоколегированный сплав металла.
Поставленная цель достигается тем, что порошковый наплавочный материал подают струей транспортирующего газа, нагревают лазерным излучением и переносят на поверхность основного материала, при этом порошковый наплавочный материал подают в сопло соосно лазерному лучу, порошковый наплавочный материал содержит порошок сферической формы жаропрочного высоколегированного сплава фракцией от 30 до 200 мкм и диоксид циркония, стабилизированный семью процентами окиси иттрия, фракцией от 1 до 20 мкм при следующем соотношении, мас.%:
Жаропрочный высоколегированный сплав 99,3-99,9
Диоксид циркония, стабилизированный 7%
окиси иттрия 0,7-0,1
Фокус лазерного пучка заключен в сопле на расстоянии 3-7 мм от торца сопла, а фокус потока порошкового наплавочного материала находится вне сопла на расстоянии 6-10 мм.
Известен способ наплавки контактных площадок лопаток газотурбинного двигателя, изготовленных из жаропрочных высоколегированных сплавов на основе никеля, при котором аргоно-дуговой сваркой наплавляют мерные пластины, изготовленные из металла одинакового химического состава с основным металлом лопатки или металла на основе кобальта. В состав металла на основе кобальта входит гафний или цирконий 1,25-1,75 мас.% (сплав №492) (Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов, под редакцией Братухина А.Г., Решетникова Ю.Е., Иноземцева А.А., М.: Авиатехинформ, 1999, с.502-507).
Способы повышения жаропрочности и жаростойкости литых сплавов на никелевой или кобальтовой основе за счет увеличения степени легирования практически исчерпаны. Обеспечить жаропрочность и жаростойкость сплавов можно порошковой металлургией с введением в порошок нитридов, карбидов и оксидов с последующим их спеканием, прессованием и экструзией. Изготовление таких сплавов литьем невозможно из-за активного взаимодействия расплава с нитридами, карбидами и оксидами в процессе выплавки сплава. Для получения таких сплавов наплавкой необходимо решить проблему химического взаимодействия добавок с расплавом, выбрать приемлемую технологию, обеспечивающую равномерное распределение добавок в расплаве. Наиболее устойчивым к температуре и химическому взаимодействию с элементами жаропрочных сплавов из нитридов, карбидов и оксидов является диоксид циркония, стабилизированный иттрием.
Способ реализуется следующим образом.
Из жаропрочного высоколегированного сплава на никелевой или кобальтовой основе, например ЖС6, ЖС26, ЖС32, ЖС36, НС21, Х40, Х63, получают порошок сферической формы фракцией от 30 до 200 мкм. Диоксид циркония, стабилизированный 7% окиси иттрия, используют в виде порошка фракцией от 1 до 20 мкм. Порошковый наплавочный материал содержит порошок жаропрочного высоколегированного сплава от 99,3 до 99,9 мас.% и диоксид циркония, стабилизированный 7% окиси иттрия, от 0,1 до 0,7 мас.%. Порошковый наплавочный материал подают струей транспортирующего газа в сопло лазерной установки соосно с лазерным лучом. Лазерную установку настраивают так, что фокус лазерного пучка заключен в сопле на расстоянии 3-7 мм от торца сопла, а фокус потока порошкового наплавочного материала находится вне сопла на расстоянии 6-10 мм. Порошковый наплавочный материал нагревают лазерным излучением и переносят на поверхность жаропрочного высоколегированного сплава на основе никеля или кобальта. Частицы диоксида циркония “замуровываются” в расплаве жаропрочного высоколегированного сплава и равномерно распределяются по объему наплавленного металла.
Установлено, что при содержании диоксида циркония, стабилизированного 7% окиси иттрия, в порошковом наплавочном материале свыше 0,7 мас.% повышение жаропрочности наплавленного металла незначительно. Если содержание диоксида циркония, стабилизированного 7% окиси иттрия, в порошковом наплавочном материале меньше 0,1 мас.%, то жаропрочность и жаростойкость наплавленного металла мало отличается от жаропрочности и жаростойкости основного материала.
Пример конкретного выполнения.
На лазерном комплексе ТЛ-3 наплавляют торец пера лопатки из сплава ЖС26. Порошковый наплавочный материал содержит порошок ЖС26 фракцией от 60 до 120 мкм и ZrO2· 7%Y2O3 фракцией от 1 до 20 мкм. Содержание ZrO2· 7%Y2O3 в наплавочном материале - 0,4 мас.%. Мощность излучения Р=700-800 Вт, фокус лазерного пучка расположен на расстоянии 5 мм от торца сопла, скорость наплавки 10 м/ч, расход транспортирующего газа - аргона - 2-4 л/мин. За пять проходов высота наплавленного металла составляет 3 мм. После наплавки лопатку обработали до геометрических размеров по чертежу.
Сравнительные испытания образцов показали увеличение износостойкости при температурах до 1400° С (серийные образцы - до 1150° С).
Claims (2)
1. Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов, при котором порошковый наплавочный материал подают струей транспортирующего газа, нагревают лазерным излучением и переносят на поверхность основного материала, отличающийся тем, что порошковый наплавочный материал подают в сопло соосно лазерному лучу, порошковый наплавочный материал содержит порошок сферической формы жаропрочного высоколегированного сплава фракцией от 30 до 200 мкм и диоксид циркония, стабилизированный семью процентами окиси иттрия, фракцией от 1 до 20 мкм при следующем соотношении, мас.%:
Жаропрочный высоколегированный сплав -99,3-99,9
Диоксид циркония, стабилизированный 7%
окиси иттрия -0,7-0,1
2. Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов по п.1, отличающийся тем, что фокус лазерного пучка заключен в сопле на расстоянии 3-7 мм от торца сопла, а фокус потока порошкового наплавочного материала находится вне сопла на расстоянии 6-10 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101242/02A RU2257285C1 (ru) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101242/02A RU2257285C1 (ru) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2257285C1 true RU2257285C1 (ru) | 2005-07-27 |
Family
ID=35843517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004101242/02A RU2257285C1 (ru) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2257285C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503740C2 (ru) * | 2011-10-18 | 2014-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения композиционных покрытий методом коаксиальной лазерной оплавки |
| RU2526105C2 (ru) * | 2012-04-19 | 2014-08-20 | Некоммерческое партнерство "Вятский лазерный инновационно-технологический центр" | Способ лазерно-плазменного наноструктурирования металлической поверхности |
| RU2545877C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2015-04-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Способ ремонтной наплавки лопаток энергетических установок |
| RU2573454C2 (ru) * | 2011-09-30 | 2016-01-20 | Виско Тейлорд Блэнкс Гмбх | Способ соединительной сварки оснащенных покрытием стальных листов |
| RU2599322C2 (ru) * | 2012-05-11 | 2016-10-10 | Сименс Энерджи, Инк. | Ремонт полученных направленной кристаллизацией сплавов |
-
2004
- 2004-01-14 RU RU2004101242/02A patent/RU2257285C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| D.SCHUOECKER, Laser augmented 3-D shaping // Лазерные технологии и средства реализации. Материалы III международной научно-технической конференции. - С.Пб.: Издательство СПбГТУ, 2000, с.с.3-15. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573454C2 (ru) * | 2011-09-30 | 2016-01-20 | Виско Тейлорд Блэнкс Гмбх | Способ соединительной сварки оснащенных покрытием стальных листов |
| RU2503740C2 (ru) * | 2011-10-18 | 2014-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения композиционных покрытий методом коаксиальной лазерной оплавки |
| RU2526105C2 (ru) * | 2012-04-19 | 2014-08-20 | Некоммерческое партнерство "Вятский лазерный инновационно-технологический центр" | Способ лазерно-плазменного наноструктурирования металлической поверхности |
| RU2599322C2 (ru) * | 2012-05-11 | 2016-10-10 | Сименс Энерджи, Инк. | Ремонт полученных направленной кристаллизацией сплавов |
| US10415390B2 (en) | 2012-05-11 | 2019-09-17 | Siemens Energy, Inc. | Repair of directionally solidified alloys |
| RU2545877C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2015-04-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Способ ремонтной наплавки лопаток энергетических установок |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Karmakar et al. | A review on the nickel based metal matrix composite coating | |
| JP4553843B2 (ja) | 表面処理方法、タービン動翼、ガスタービンエンジン、タービン部品、及び蒸気タービンエンジン | |
| JP5197929B2 (ja) | ニオブシリサイド基タービン構成部品および関連するレーザ付着方法 | |
| US5584663A (en) | Environmentally-resistant turbine blade tip | |
| Turichin et al. | High-speed direct laser deposition: technology, equipment and materials | |
| CN101748402B (zh) | 激光感应复合熔覆梯度功能热障涂层的方法 | |
| EP0986653B1 (fr) | Piece mecanique frittee a surface antiabrasion et procede pour sa realisation | |
| US6221175B1 (en) | Method for the production of a ceramic layer on a metallic base material | |
| EP3008317A1 (de) | Verfahren zur erzeugung einer oxidationsschutzschicht für einen kolben zum einsatz in brennkraftmaschinen und kolben mit einer oxidationsschutzschicht | |
| JP6291175B2 (ja) | バルブシート及びその製造方法 | |
| JP2011149419A (ja) | アブレシブ単結晶タービン翼 | |
| CN113201667B (zh) | 一种镍基高温合金及其设计方法 | |
| KR100658247B1 (ko) | 소재를 절삭하거나 용접하기 위한 방법 및 장치 | |
| CN112063952B (zh) | 一种多孔可磨耗封严涂层及其制备方法 | |
| JP2009536984A (ja) | セラミックコーティングを得る方法および得られたセラミックコーティング | |
| Khor et al. | Pulsed laser processing of plasma sprayed thermal barrier coatings | |
| RU2257285C1 (ru) | Способ наплавки жаропрочных высоколегированных сплавов | |
| Feng et al. | Laser cladding of Ni-Cr/Al2O3 composite coatings on AISI 304 stainless steel | |
| CN108265259A (zh) | 一种用于TiAl合金的防护涂层及其制备方法 | |
| JP4731150B2 (ja) | 低酸化物コーティングを形成するための成膜装置及び方法 | |
| Ochonogor et al. | Microstructure characterization of laser-deposited titanium carbide and zirconium-based titanium metal matrix composites | |
| Prashar et al. | Thermal barrier coatings: recent developments, challenges, and probable solutions | |
| US20100221448A1 (en) | Method for depositing a wear coating on a high strength substrate with an energy beam | |
| CN114592164A (zh) | Dvc热障涂层及其制备方法和应用 | |
| Latypov et al. | Microplasma surfacing on turbine blades |