RU2476616C1 - Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением - Google Patents
Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476616C1 RU2476616C1 RU2011146965/02A RU2011146965A RU2476616C1 RU 2476616 C1 RU2476616 C1 RU 2476616C1 RU 2011146965/02 A RU2011146965/02 A RU 2011146965/02A RU 2011146965 A RU2011146965 A RU 2011146965A RU 2476616 C1 RU2476616 C1 RU 2476616C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- nickel
- alloy
- microplasma
- structural elements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым в качестве материала для получения износо- и коррозионно-стойких покрытий на функционально- конструкционных элементах методом микроплазменного или сверхзвукового холодного газодинамического напыления. Сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением содержит, мас.%: хром 14,0-18,0, молибден 33,0-40,0, железо 1,0-7,5, алюминий 1,0-7,3, германий 2,0-6,0, церий 0,2-0,4, иттрий 0,2-0,4, лантан 0,2-0,4, никель - остальное. Содержание интерметаллида Fe2Al5 в сплаве составляет 2-15%. Технический результат - создание сплава, обладающего работоспособностью в более широком интервале температур от -196°С до 950°С. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым в качестве исходного материала для получения износо- и коррозионно-стойких покрытий на функционально-конструкционных элементах методом микроплазменного или сверхзвукового холодного газодинамического напыления.
Известны сплавы системы Ni-Cr-Mo, в том числе:
- сплав на основе никеля, применяемый для нанесения защитных покрытий холодным газодинамическим напылением составом (мас.%): кобальт 0-35.0, хром 10,0-25,0, железо 0-35,0, алюминий 6,0-20,0, платина 0-35,0, гафний 1,0-5,0, кремний 1,0-6,0, ниобий 0-15,0, цирконий 0-5,0, тантал 0-5,0, рений 0-5,0, рутений 0-5,0, бор 0-1,0, углерод 0-0,2, иттрий 0,1-0,7, никель - остальное (US 2008/0038575 Al, С22С 19/05, 14.02.2008);
- аморфный, износостойкий наноструктурированный сплав для изготовления элементов оборудования и нагревательных систем, работающих в условиях трения и повышенного износа на основе никеля составом (мас.%): хром 18,0-40,0, молибден 30,0-40,0, церий 0,6-1,2, цирконий 3,0-5,0, карбид вольфрама 6,0-8,0, никель - остальное (РФ патент №2418091, С22С 45/04, 19/05, 18.11.2009);
- аморфный износостойкий наноструктурированный сплав на основе никеля системы Ni-Cr-Mo-WC-Ce составом (мас.%): хром 18,0-40,0, молибден 30,0-40,0, церий 0,6-1,2, цирконий 3,0-5,0, карбид вольфрама 6,0-8,0, остальное - никель (РФ патент №2418091, С22С 45/04, 19/05);
- аморфный прецизионный сплав для изготовления высокопрочных лент, волокон и микропроводов с большим коэффициентом тензочувствительности на основе никеля составом (% мас.): хром 10,0-20,0, молибден 25,0-40,0, кремний 6,0-7,5, бор 4,0-5,0, церий 0,8-1,5, остальное - никель (РФ патент №2219279 от 04.03.2002);
- высокопрочный аморфный сплав для изготовления микропроводов в стеклянной изоляции и тонких лент на основе никеля составом (мас.%): хром 10,0-40,0, молибден 25,0-42,0, кремний 0,6-6,0, бор 0,3-3,0, цирконий 1,2-5,0, церий, лантан, неодим или празеодим 0,1-1,8, иттрий 0,1-1,5, остальное - никель (US 7172661 от 06.02.2007).
Наиболее близким к заявляемому и взятым нами за прототип является сплав на основе никеля, применяемый для нанесения защитных покрытий холодным газодинамическим напылением составом (мас.%): кобальт 0-35,0, хром 10,0-25,0, железо 0-35,0, алюминий 6,0-20,0, платина 0-35,0, гафний 1,0-5,0, кремний 1,0-6,0, ниобий 0-15,0, цирконий 0-5,0, тантал 0-5,0, рений 0-5,0, рутений 0-5,0, бор 0-1,0, углерод 0-0,2, иттрий 0,1-0,7, никель - остальное (US 2008/0038575 Al, С22С 19/05, 14.02.2008).
Недостатком известного сплава является относительно узкий интервал рабочих температур в положительной и отрицательной областях за счет охрупчивания. В настоящее время существенно ужесточились требования к конструкционным элементам, работающим в экстремальных условиях эксплуатации при криогенных температурах (-196°С и ниже) и при повышенных и высоких (до 950°С). Известный сплав имеет диапазон рабочих температур от -50°С до 700°С. При более высоких и криогенных температурах происходит интенсивное разрушение материала.
Техническим результатом изобретения является создание сплава, обладающего работоспособностью в более широком интервале температур от -196°С до 950°С.
Технический результат достигается за счет того, что в сплав, содержащий никель, хром, железо, иттрий и алюминий, дополнительно введены молибден, германий, церий и лантан в следующем соотношении компонентов (мас.%):
хром 14,0-18,0
молибден 33,0-40,0
железо 1-7,5
алюминий 1-7,3
германий 2,0-6,0
церий 0,2-0,4
иттрий 0,2-0,4
лантан 0,2-0,4
никель - остальное,
при этом сплав содержит интерметаллид Fe2Al5 в количестве 2,0-15,0%.
Основанием для сплава является Р-фаза составом Cr18Mo42Ni40. С целью повышения верхнего предела интервала положительных рабочих температур в сплаве образуется интерметаллид системы Fe2Al5 с температурой плавления 1171°С в количестве 2,0-15,0%. Учитывая узкий интервал существования указанного интерметаллидного соединения, количество алюминия в нем должно быть в интервале от 53,0 до 55,0 мас.%. Снижение содержания хрома, молибдена и никеля не обеспечивает образования Р-фазы, что ведет к снижению положительных рабочих температур. Повышение содержания указанных элементов ведет к охрупчиванию сплава. Для исключения охрупчивания сплава в области криогенных температур, вводится дополнительная добавка германия в количестве 2,0-6,0%. Экспериментальные исследования показывают, что требуемый эффект расширения температурного диапазона наблюдается с введением указанных компонентов более 2,0%. При добавлении интерметаллида Fe2Al5 более 15,0% и Ge более 6,0% наблюдается повышение твердости и значительное охрупчивание сплава, что ведет к растрескиванию покрытий, получаемых на его основе, и делает его непригодным для дальнейшего использования.
В качестве рафинирующих добавок выступают Се, Y и La. Комплексное введение этих добавок, суммарное количество которых не должно превышать 1,0%, а соотношение между ними должно быть близким к 1:1:1, что обеспечивает удаление из прецизионного сплава кислорода, азота и водорода, так как Се, Y и La имеют наибольшее сродство к указанным компонентам соответственно.
Практическая реализация предлагаемого технического решения выполнялась по следующей схеме: выплавка исходного сплава методом прямого сплавления компонентов; дробление полученного слитка; нанесение покрытий из сплава методами микроплазменного и сверхзвукового холодного газодинамического напыления.
Выплавка сплава производилась в высокочастотном индукторе с рабочей частотой 440 кГц в алундовых тиглях №3 или №4 в атмосфере аргона. Последовательность введения шихтовых компонентов следующая:
(Ni+Cr)→Mo→(Fe+Al)→Ge→(Ce+Y+La).
Масса получаемых слитков 0,7-0,8 кг.
Дробление полученного слитка производилось последовательно на щековой дробилке до фракции 3-5 мм, а затем на дезинтеграторной установке типа ДЕЗИ-15 до фракции 20-100 мкм.
Нанесение покрытий из полученного таким образом порошка производилось двумя методами:
- сверхзвукового холодного газодинамического напыления на установке типа ДИМЕТ-3. Температура гетерофазного потока при напылении не превышала 130°С при скоростях частиц 660-825 м/с, что обеспечивает практически полное отсутствие пор в покрытии;
- микроплазменного напыления на установке типа УГНП 2/2250. Кратковременный нагрев напыляемого материала из-за кратковременного пребывания порошка в плазменной струе обеспечивает частичное проплавление порошка, что способствует высокой адгезии, одновременно не изменяя фазового состава.
Толщина покрытий, формируемых перечисленными способами, составляет 30-50 мкм, что обеспечивает требуемые эксплуатационные характеристики. Исследования микротвердости полученных покрытий проводились при помощи микротвердомера НаноСкан 3D. Результаты исследования приведены в таблице.
Для определения работоспособности покрытия в экстремальных условиях было проведено 8 циклов теплонагружения от -196°С до 950°С. Проведенные исследования показали, что воздействие как криогенных, так и высоких температур не изменяют характеристик покрытия, так как не приводят к фазовым превращениям.
Для определения износо- и коррозионно-стойкости проведены испытания коррозионного поведения сплава, нанесенного на некорродирующую в солевом растворе медную подложку в соответствии с ГОСТ 9.905-82. Образцы погружали в синтетическую агрессивную среду, где выдерживались в течение 40 часов при температуре 20±2°С. Результаты исследований приведены в таблице.
Как видно из таблицы, сплав под №2 обладает высокими эксплуатационными характеристиками, удовлетворяющими требованиям к материалам, работающим в экстремальных условиях.
Claims (2)
1. Сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением, содержащий хром, железо, алюминий и иттрий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден, германий, церий, лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хром 14,0-18,0
молибден 33,0-40,0
железо 1,0-7,5
алюминий 1,0-7,3
германий 2,0-6,0
церий 0,2-0,4
иттрий 0,2-0,4
лантан 0,2-0,4
никель остальное,
при этом содержание интерметаллида Fe2Al5 в сплаве составляет 2-15%.
при этом содержание интерметаллида Fe2Al5 в сплаве составляет 2-15%.
2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что суммарное содержание иттрия, церия и лантана не превышает 1,0 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011146965/02A RU2476616C1 (ru) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011146965/02A RU2476616C1 (ru) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2476616C1 true RU2476616C1 (ru) | 2013-02-27 |
Family
ID=49121496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011146965/02A RU2476616C1 (ru) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2476616C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2527543C1 (ru) * | 2013-03-06 | 2014-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионностойких покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением |
RU2543579C2 (ru) * | 2013-03-15 | 2015-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выспупает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Сплав на основе кобальта для нанесения покрытий |
RU2709688C1 (ru) * | 2018-12-14 | 2019-12-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ получения функционального покрытия на основе алюминий-углеродных нановолокон |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2149218C1 (ru) * | 1998-12-18 | 2000-05-20 | Бузник Вячеслав Михайлович | Состав для покрытий и способ его нанесения |
RU2249060C2 (ru) * | 2002-05-07 | 2005-03-27 | Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн | Металлическое покрытие (варианты) и способ его нанесения |
US20080038575A1 (en) * | 2004-12-14 | 2008-02-14 | Honeywell International, Inc. | Method for applying environmental-resistant mcraly coatings on gas turbine components |
US20080163785A1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-10 | Canan Uslu Hardwicke | Metal Alloy Compositions and Articles Comprising the Same |
US20110014055A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Mtu Aero Engines Gmbh | Gas dynamic cold spraying of oxide-containing protective layers |
-
2011
- 2011-11-18 RU RU2011146965/02A patent/RU2476616C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2149218C1 (ru) * | 1998-12-18 | 2000-05-20 | Бузник Вячеслав Михайлович | Состав для покрытий и способ его нанесения |
RU2249060C2 (ru) * | 2002-05-07 | 2005-03-27 | Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн | Металлическое покрытие (варианты) и способ его нанесения |
US20080038575A1 (en) * | 2004-12-14 | 2008-02-14 | Honeywell International, Inc. | Method for applying environmental-resistant mcraly coatings on gas turbine components |
US20080163785A1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-10 | Canan Uslu Hardwicke | Metal Alloy Compositions and Articles Comprising the Same |
US20110014055A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Mtu Aero Engines Gmbh | Gas dynamic cold spraying of oxide-containing protective layers |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2527543C1 (ru) * | 2013-03-06 | 2014-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионностойких покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением |
RU2543579C2 (ru) * | 2013-03-15 | 2015-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выспупает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) | Сплав на основе кобальта для нанесения покрытий |
RU2709688C1 (ru) * | 2018-12-14 | 2019-12-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ получения функционального покрытия на основе алюминий-углеродных нановолокон |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Recent progress in high-entropy alloys | |
Li et al. | Microstructure and properties of Ti/TiBCN coating on 7075 aluminum alloy by laser cladding | |
Zhu et al. | Microstructure and properties of the low-power-laser clad coatings on magnesium alloy with different amount of rare earth addition | |
CN100510182C (zh) | 一种等离子熔覆铁基非晶纳米晶涂层及其制备方法 | |
CN110257780B (zh) | 一种多元合金靶材、多元金属/氮化物复合涂层及其制备方法 | |
Rajak et al. | Critical overview of coatings technology for metal matrix composites | |
TW201319265A (zh) | 金屬玻璃鍍膜在鋁合金耐疲勞性質提升之應用 | |
Yang et al. | Microstructure and properties of FeCoCrNiMoSix high-entropy alloys fabricated by spark plasma sintering | |
Wang et al. | Effect of TaC particles on the microstructure and oxidation behavior of NiCoCrAlYTa coating prepared by electrospark deposition on single crystal superalloy | |
CN109402564A (zh) | 一种AlCrSiN和AlCrSiON双层纳米复合涂层及其制备方法 | |
CN108504964B (zh) | 一种高稳定性铁基非晶合金、粉末及其涂层 | |
RU2476616C1 (ru) | Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением | |
CN110643877A (zh) | 一种含W、Mn、Si、B、C及稀土元素的TiAl金属间化合物 | |
CN104357783B (zh) | 热喷涂用钛铝合金粉体材料及其制备方法 | |
Lin et al. | Elucidating the microstructure and wear behavior for multicomponent alloy clad layers by in situ synthesis | |
CN105385966A (zh) | 一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用 | |
Liu et al. | The anisotropic wear and friction property of Inconel 718 superalloy fabricated by laser directed energy deposition | |
CN104625078A (zh) | 用于切削碳纤维或玻璃纤维的硬质合金刀具及其制备方法 | |
CN108330455A (zh) | 一种Cr2AlC相纯度可调控的涂层制备方法 | |
Zheng et al. | Investigation on microstructures and mechanical behavior of in-situ synthesized TiC and TiB reinforced Ti6Al4V based composite | |
CN103014413A (zh) | 一种复合强化耐热钛合金 | |
CN106086522B (zh) | 一种高强韧镍合金及其制备方法 | |
CN110468323A (zh) | 一种高强塑韧性的多主元合金及其制备方法 | |
WANG et al. | High temperature oxidation behavior of directionally solidified NiAl–31Cr–2.9 Mo–0.1 Hf–0.05 Ho eutectic alloy | |
RU2814118C1 (ru) | Износо-коррозионностойкий сплав на медно-никелевой основе |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161119 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190515 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200623 |
|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -PC4A- IN JOURNAL 18-2020 FOR INID CODE(S) D N |