RU2486999C1 - Способ получения покрытия - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью. Сваривают взрывом пакет из никелевой пластины толщиной 1-1,2 мм и стальной пластины. Осуществляют горячую прокатку сваренного двухслойного пакета при температуре 900-950°C с обжатием до толщины никелевого слоя, составляющей 0,3-0,5 его исходной толщины. Сваривают взрывом эту биметаллическую заготовку и алюминиевую пластину при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с. Высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой алюминиевой пластиной и никелевым слоем неподвижной биметаллической заготовки выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-500 м/с. Термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем проводят при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч с охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному разделению алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке. На поверхности стальной пластины получают жаростойкое покрытие из интерметаллидов системы алюминий-никель с малой амплитудой шероховатостей поверхности, имеющее пониженную склонность к образованию трещин при теплосменах, с рабочей температурой в окислительных газовых средах до 1000°C. 1 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к технологии получения покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью.

Известен способ получения плоских теплозащитных элементов с одно- и двусторонними интерметаллидными покрытиями на металлических поверхностях, в том числе на сталях, при котором производят одно- и двустороннее плакирование сваркой взрывом основного слоя металла другим металлом, высокотемпературную диффузионную термическую обработку сваренных взрывом двух- и трехслойных заготовок для формирования на границах раздела металлов интерметаллидных слоев заданной толщины, после чего удаляют, например, травлением или иным способом оставшихся после термической обработки поверхностных слоев металла. Полученные по этому способу покрытия помимо высоких теплозащитных свойств могут обладать высокой твердостью, износостойкостью и жаростойкостью (Трыков Ю.П., Писарев С.П. Изготовление теплообменных композиционных элементов с помощью взрывных технологий / Сварочное производство. - 1998, №6, с.34-35).

Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено наличием в технологическом процессе весьма трудоемкой операции удаления металла с поверхности интерметаллидного слоя. Метод травления применим лишь к металлам с повышенной химической активностью, а при удалении поверхностного металлического слоя механической обработкой, например шлифованием, на поверхности наблюдаются остатки металлического слоя с пониженной жаростойкостью, что ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения износостойких покрытий, при котором осуществляют сварку взрывом пластин титана и стали, а затем проводят высокотемпературную диффузионную термическую обработку сваренной заготовки для формирования на границах раздела металлов интерметаллидного слоя заданной толщины, сварку взрывом пластины из титана со стальной пластиной осуществляют на режимах, обеспечивающих амплитуду волн в зоне соединения металлов, равную 0,18-0,37 мм, при этом процесс ведут при скорости соударения свариваемых пластин, равной 440-650 м/с и регламентированной скорости детонации взрывчатого вещества, затем сваренную заготовку нагревают до температуры 900-950°C и выдерживают при этой температуре в вакуумной печи 10-14 часов до образования в сформированной при сварке взрывом волнообразной зоне соединения титана и стали высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки толщиной 160-300 мкм, после этого заготовку охлаждают вместе с печью, а затем нагревают до температуры 930-950°C, выдерживают при этой температуре 3-8 минут, а затем охлаждают в воде для отделения титана от стали по диффузионной прослойке с формированием при этом на титане и стали высокотвердых износостойких покрытий с регулярной волнообразной поверхностью. Полученные по этому способу покрытия обладают высокой износостойкостью (Патент РФ №2350442, МПК B23K 20/08, опубл. 27.03.2009, бюл. №9 - прототип).

Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено малой жаростойкостью получаемых по этому способу покрытий: допускаемая рабочая температура изделий с такими покрытиями в окислительных газовых средах не превышает 600°C. Кроме того, развитая волнообразная поверхность таких покрытий способствует снижению их жаростойкости, что ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения интерметаллидного покрытия на стальной пластине с повышенной жаростойкостью по новой технологической схеме формирования его состава и структуры, с малой амплитудой шероховатостей на поверхности покрытия.

Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью поэтапной сварки взрывом, термических и силовых воздействий на сваренные заготовки, получение на стальной пластине более жаростойкого интерметаллидного покрытия, чем у покрытий, полученных по прототипу, с меньшей амплитудой шероховатостей поверхности, что позволяет создавать из полученного материала детали энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью в окислительных газовых средах.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения покрытия, включающем составление пакета из металлических пластин, размещение над ним заряда взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, термическую обработку сваренной заготовки для формирования на границе раздела металлов сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки заданной толщины с последующим разделением полученной заготовки по диффузионной прослойке, составляют пакет из никелевой пластины толщиной 1,0-1,2 мм и стальной пластины, сваривают их взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой никелевой пластиной и неподвижной стальной пластиной выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-480 м/с, затем осуществляют горячую прокатку сваренного двухслойного пакета при температуре 900-950°C с обжатием до толщины никелевого слоя, составляющей 0,3-0,5 его исходной толщины, после чего составляют пакет под сварку взрывом из полученной биметаллической заготовки и алюминиевой пластины толщиной 1,5-2 мм, сваривают их взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой алюминиевой пластиной и никелевым слоем неподвижной биметаллической заготовки выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-500 м/с, термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем проводят при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч с охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному разделению алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке с образованием при этом на поверхности стальной пластины сплошного жаростойкого покрытия.

Новый способ получения покрытия имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по методам формирования покрытия на металлической поверхности, его составу, строению, так и по совокупности технологических приемов и режимов при его получении. Так предложено составлять пакет из никелевой пластины толщиной 1,0-1,2 мм и стальной пластины, сваривать их взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой никелевой пластиной и неподвижной стальной пластиной выбирать из условия получения скорости их соударения в пределах 420-480 м/с, что обеспечивает надежную сварку стального и никелевого слоя, исключает нарушение сплошности никелевого слоя при сварке взрывом, создает благоприятные условия для получения при дальнейших технологических операциях качественного покрытия с повышенной жаростойкостью.

Толщина никелевой пластины менее 1 мм является недостаточной для обеспечения стабильных сварочных зазоров между металлическими слоями пакетов из-за гибкости никелевых слоев, а это, в свою очередь, приводит к снижению качества сварного соединения никеля со сталью. Ее толщина более 1,2 мм является избыточной, поскольку это хоть и не ухудшает качество получаемого покрытия, но приводит к чрезмерному расходу дорогостоящего никеля в расчете на одно изделие. При скорости детонации ВВ и скорости соударения никелевой пластины со стальной ниже нижнего предлагаемого предела возможно появление непроваров в зоне соединения металлов, что снижает качество получаемого материала. При скорости детонации ВВ и скорости соударения между пластинами выше верхнего предлагаемого предела возможны неконтролируемые деформации металлических слоев с нарушениями сплошности никелевого слоя, а это может привести к невозможности дальнейшего использования сваренной заготовки для формирования на ней покрытия.

Предложено осуществлять горячую прокатку сваренного двухслойного пакета при температуре 900-950°C с обжатием до толщины никелевого слоя, составляющей 0,3-0,5 его исходной толщины, что способствует получению оптимальной толщины никелевого слоя, который при последующей термообработке частично превращается в интерметаллидный слой, обладающий повышенной жаростойкостью, а остальная его часть в виде промежуточного слоя между интерметаллидом и сталью является дополнительной защитой стали от окисления при повышенных температурах. Горячая прокатка приводит к увеличению длины и ширины полученной биметаллической заготовки с одновременным уменьшением ее толщины, что способствует снижению расхода дорогостоящего никеля в расчете на одно изделие. При температуре горячей прокатки ниже нижнего предлагаемого предела в прокатанной заготовке могут сохраняться высокие внутренние напряжения, которые при последующей операции сварки взрывом могут привести к возникновению трещин, что может снижать качество получаемого материала. Температура горячей прокатки выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку не способствует повышению качества получаемого материала, но увеличивает энергетические затраты на его получение. Обжатие сваренного двухслойного пакета до толщины никелевого слоя, составляющей менее 0,3 его исходной толщины, приводит к получению никелевой прослойки в изделии недостаточной толщины, что снижает долговечность получаемого покрытия при повышенных температурах в окислительных газовых средах. При обжатии сваренного двухслойного пакета до толщины никелевого слоя, составляющей более 0,5 его исходной толщины, толщина никелевого слоя оказывается избыточной, что приводит неоправданно большому расходу никеля в расчете на одно изделие.

Предложено после горячей прокатки составлять пакет под сварку взрывом из полученной биметаллической заготовки и алюминиевой пластины толщиной 1,5-2 мм, сваривать их взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой алюминиевой пластиной и никелевым слоем неподвижной биметаллической заготовки выбирать из условия получения скорости их соударения в пределах 420-500 м/с. Алюминиевый слой предлагаемой толщины на поверхности никелевого слоя необходим для формирования жаростойкой диффузионной интерметаллидной прослойки из алюминидов никеля между алюминием и никелем при последующей термической обработке, а также для создания необходимого уровня термических внутренних напряжений при разделении алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке, возникающих при охлаждении многослойной заготовки. Толщина алюминиевого слоя менее 1,5 мм является недостаточной для самопроизвольного разделения алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке из-за недостаточного уровня возникающих напряжений в процессе охлаждения. Толщина алюминиевого слоя более 2 мм является избыточной, поскольку при этом происходит чрезмерный расход алюминия в расчете на одно изделие. Сварка взрывом на предлагаемых режимах обеспечивает качественную сварку разнородных металлических слоев без нарушений сплошности и неконтролируемых деформаций, снижающих качество получаемых заготовок. При скорости детонации ВВ и скорости соударения алюминиевой пластины с никелевым слоем биметаллической заготовки ниже нижних предлагаемых пределов возможно появление непроваров в зоне соединения слоев. При скорости детонации ВВ и скорости соударения металлов выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации металлических слоев с нарушениями их сплошности, может происходить интенсивное волнообразование в зоне соединения слоев, что может привести к невозможности дальнейшего практического использования сваренных заготовок.

Предложено термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем проводить при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч. Что способствует высокой скорости диффузионных процессов между алюминием и никелем и, благодаря этому, получению за короткое время отжига на межслойной границе интерметаллидной диффузионной прослойки необходимой толщины и состава, материал которой обладает высокой жаростойкостью.

При температуре и времени термообработки ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемой интерметаллидной диффузионной прослойки оказывается недостаточной, что снижает способность получаемого покрытия сопротивляться длительному окислительному воздействию газов при высоких температурах. Температура и время отжига выше верхнего предлагаемого предела являются избыточными, поскольку толщина интерметаллидных прослоек становится чрезмерной, при этом повышается вероятность хрупкого разрушения получаемого материала при его дальнейшей эксплуатации в условиях циклических нагрузок.

Предложено осуществлять охлаждение на воздухе полученной многослойной заготовки, что приводит к самопроизвольному разделению алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке с образованием при этом на поверхности стальной пластины сплошного жаростойкого покрытия, состоящего из наружного слоя из интерметаллидов системы алюминий-никель и промежуточной никелевой прослойки, которая обеспечивает прочное сцепление интерметаллидного слоя с металлом, препятствует его отслоению при теплосменах, а также является дополнительной защитой стали от окисления при повышенных температурах.

Охлаждение на воздухе является наиболее дешевой технологической операцией, обеспечивающей за счет возникающих внутренних напряжений надежное самопроизвольное разделение алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке с образованием при этом на поверхности стальной пластины сплошного жаростойкого покрытия.

Предлагаемый способ получения покрытия осуществляется в следующей последовательности. Берут предварительно очищенные от окислов и загрязнений пластины из никеля толщиной 1-1,2 мм и стали необходимой толщины, с учетом последующей операции прокатки, составляют из них пакет под сварку взрывом со сварочным зазором и укладывают его на основание, размещенное на грунте. На поверхность пакета укладывают защитную прослойку из высокоэластичного материала, например резины, защищающую поверхность верхней метаемой никелевой пластины от повреждений, а на ее поверхности располагают заряд взрывчатого вещества со скоростью детонации 2000-2700 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой никелевой пластиной и неподвижной стальной пластиной выбирают из условия получения скорости их соударения при сварке взрывом в пределах 420-480 м/с. Сварку взрывом на данном этапе технологического процесса, как и при последующих операциях сварки взрывом, осуществляют с инициированием процесса детонации в заряде взрывчатого вещества с помощью электродетонатора.

Затем осуществляют горячую прокатку сваренного двухслойного пакета при температуре 900-950°C с обжатием до толщины никелевого слоя, составляющей 0,3-0,5 его исходной толщины, после этого, например, на фрезерном станке обрезают боковые кромки сваренного пакета с краевыми эффектами, после чего составляют пакет под сварку взрывом из предварительно очищенных от окислов и загрязнений алюминиевой пластины толщиной 1,5-2 мм и полученной биметаллической заготовки. На поверхность пакета укладывают защитную прослойку из высокоэластичного материала, например резины, располагают на ней заряд взрывчатого вещества со скоростью детонации 2000-2700 м/с, при этом высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой алюминиевой пластиной и никелевым слоем неподвижной биметаллической заготовки выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-500 м/с. После этого, например на фрезерном станке, обрезают боковые кромки сваренной трехслойной заготовки с краевыми эффектами, и производят ее термообработку, например в электропечи, для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем необходимой толщины проводят при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч с охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному разделению алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке с образованием при этом на поверхности стальной пластины сплошного жаростойкого покрытия. После этого стальная пластина с нанесенным на нее двухслойным жаростойким покрытием, состоящим из наружного слоя из интерметаллидов системы алюминий-никель и промежуточной никелевой прослойки, может быть использована по назначению, а отделенный тонкий алюминиевый слой идет на вторичную переработку.

В результате получают на поверхности стальной пластины жаростойкое покрытие с малой амплитудой шероховатостей поверхности, с пониженной склонностью к образованию трещин при теплосменах, с рабочей температурой в окислительных газовых средах на 350-400°C, большей, чем у покрытий, полученных по прототипу.

Сущность способа поясняется примерами. Все примеры, в том числе и пример по прототипу, сведены в таблице с указанием основных технологических режимов получения покрытия, состава и толщин свариваемых материалов, а также свойств полученного продукта.

Пример 1.

Очищают от окислов и загрязнений пластины из никеля НП1 и стали 12Х1МФ, из которых составляют двухслойный пакет под сварку взрывом. Слои в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии сварочного зазора, причем метаемую никелевую пластину располагают сверху. Размеры никелевой пластины: длина 320 мм, ширина 270 мм, толщина δ_Ni=1 мм. У стальной пластины длина и ширина такие же, как у никелевой, но толщина δ_ст=10 мм. Укладывают полученный пакет на плоское основание из древесно-стружечной плиты длиной 320 мм, шириной 270 мм, толщиной 18 мм, размещенные на грунте. При сборке пакетов предварительно, с помощью компьютерной технологии, определяют величину необходимого сварочного зазора h₁. Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации D_BB=2000 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 50% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 50% аммиачной селитры. Взрывчатое вещество помещают в контейнер с обеспечением высоты заряда ВВ Н_ВВ=15 мм, длиной 340 мм, шириной 290 мм. На поверхность пакета укладывают защитную прослойку из высокоэластичного материала, например резины толщиной 3 мм, защищающую поверхность верхней метаемой никелевой пластины от повреждений, а на ее поверхности располагают заряд взрывчатого вещества. Для получения скорости соударения металлических слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочного зазора равна: h₁=2 мм, что обеспечивает скорость соударения слоев при сварке взрывом V₁=420 м/с. Сварку взрывом осуществляют с инициированием процесса детонации в заряде ВВ с помощью электродетонатора и вспомогательного заряда BB. После сварки, например на фрезерном станке, обрезают у сваренной двухслойной заготовки боковые кромки с краевыми эффектами. После обрезки длина заготовки 300 мм, ширина - 250 мм. Горячую прокатку сваренного двухслойного пакета осуществляют при температуре Т_пр=900°C с обжатием до толщины никелевого слоя, равной δ_к.Ni=0,3 мм, что составляет 0,3 его исходной толщины. Толщина стального слоя после прокатки равна δ_к.ст=3 мм. После правки прокатанной заготовки, например на гидравлическом прессе, и обрезки боковых кромок ее разрезают на части требуемых размеров, например, на заготовки длиной 315 мм, шириной 240 мм.

Составляют пакет под сварку взрывом из полученной биметаллической заготовки и алюминиевой пластины толщиной δ_А1=1,5 мм длиной 315 мм, шириной - 240 мм. У биметаллической заготовки длина и ширина такие же, как и у алюминиевой пластины, а суммарная толщина δ_бим=3,3 мм.

Слои в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии сварочного зазора h₂, который определяют с помощью компьютерной технологии. Укладывают полученный пакет на плоское основание из древесностружечной плиты длиной 315 мм, шириной 240 мм, толщиной 18 мм. Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации D_BB=2000 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 50% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 50% аммиачной селитры. Взрывчатое вещество помещают в контейнер с обеспечением высоты заряда ВВ H_BB=15 мм, длиной 335 мм, шириной 260 мм. На поверхность пакета укладывают защитную прослойку из высокоэластичного материала, например резины толщиной 3 мм, а на ее поверхности располагают заряд взрывчатого вещества. Для получения скорости соударения металлических слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочного зазора равна: h₂=0,4 мм, что обеспечивает скорость соударения слоев при сварке взрывом V₂=420 м/с. После обрезки боковых кромок сваренной заготовки ее длина - 295 мм, ширина - 220 мм.

Термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем необходимой толщины производят, например в электропечи, при температуре Т_то=600°C в течение 7 ч с охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному разделению алюминия и никеля за счет возникающих при этом термических напряжений по интерметаллидной диффузионной прослойке с образованием при этом на поверхности стальной пластины толщиной 3 мм сплошного жаростойкого покрытия, состоящего из наружного слоя из интерметаллидов системы алюминий-никель толщиной 65 мкм и промежуточной никелевой прослойки толщиной около 0,3 мм. После этого стальная пластина с нанесенным на нее двухслойным жаростойким покрытием может быть использована по назначению, а отделенный тонкий алюминиевый слой идет на вторичную переработку.

В результате получают на поверхности стальной пластины жаростойкое покрытие с малой амплитудой шероховатостей поверхности, не превышающей 10 мкм, с пониженной склонностью к образованию трещин при теплосменах, с рабочей температурой в окислительных газовых средах, достигающей 950-1000°C, что на 350-400°C выше, чем у покрытий, полученных по прототипу, а это позволяет создавать из полученного материала детали энергетических и химических установок.

Пример 2.

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина метаемой никелевой пластины δ_Ni=1,1 мм, толщина неподвижной стальной пластины δ_ст=12 мм. Для сварки взрывом пакета из никеля и стали выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации D_BB=2310 м/с из смеси, состоящей из 75% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 25% аммиачной селитры. H_BB=15 мм, величина сварочного зазора равна: h₁=3 мм, что обеспечивает скорость соударения слоев при сварке взрывом V₁=460 м/с.

Горячую прокатку сваренного двухслойного пакета осуществляют при температуре Т_пр=920°C с обжатием до толщины никелевого слоя, равной δ_к.Ni=0,44 мм, что составляет 0,4 его исходной толщины. Толщина стального слоя после прокатки равна δ_К.ст=4,8 мм.

Составляют пакет под сварку взрывом из полученной биметаллической заготовки и алюминиевой пластины толщиной δ_A1=1,8 мм. У биметаллической заготовки суммарная толщина δ_бим=5,24 мм.

Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации D_BB=2310 м/с, состоящее из 75% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 25% аммиачной селитры, H_BB=15 мм. Сварочный зазора h₂=0,5 мм, что обеспечивает скорость соударения слоев при сварке взрывом V₂=460 м/с.

Термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем производят при температуре Т_то=615°C в течение 3,5 ч.

Результаты получения покрытия те же. Что в примере 1, но толщина интерметаллидной диффузионной прослойки 55 мкм, толщина промежуточного никелевого слоя около 0,4 мм, стальной пластины - 4,8 мм.

Пример 3.

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина метаемой никелевой пластины δ_Ni=1,2 мм, толщина неподвижной стальной пластины δ_ст=14 мм. Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации D_BB=2700 м/с из порошкообразного аммонита 6ЖВ. H_BB=15 мм, величина сварочного зазора равна: h₁=4 мм, скорость соударения слоев при сварке взрывом V₁=480 м/с.

Горячую прокатку сваренного двухслойного пакета осуществляют при температуре Т_пр=950°C с обжатием до толщины никелевого слоя, равной δ_к.Ni=0,6 мм, что составляет 0,5 его исходной толщины. Толщина стального слоя после прокатки равна δ_к.ст=7 мм.

Составляют пакет под сварку взрывом из полученной биметаллической заготовки и алюминиевой пластины толщиной δ_A1=1,8 мм. У биметаллической заготовки суммарная толщина δ_бим=7,6 мм.

Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество со скоростью детонации D_BB=2700 м/с из порошкообразного аммонита 6ЖВ. НВВ=15 мм, сварочный зазора h₂=0,6 мм, скорость соударения V₂=500 м/с.

Термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем производят при температуре Т_то=630°C в течение 1,5 ч.

Результаты получения покрытия те же. Что в примере 1, но толщина интерметаллидной диффузионной прослойки 45 мкм, толщина промежуточного никелевого слоя около 0,6 мм, стальной пластины - 7 мм.

При получении покрытий по прототипу (см. таблицу, пример 4) получают на стальной и титановой пластинах высокотвердые покрытия с развитыми волнообразными поверхностями, с высотой шероховатостей от 0,36 до 0,74 мм, что не менее чем в 36-74 раза больше, чем у покрытия, полученного по предлагаемому способу. Толщина получаемого покрытия на титановой пластине от 0,1 до 0,2 мм, на стальной - от 0,05 до 0,1 мм. Полученные покрытия обладают повышенной склонностью к образованию трещин при теплосменах, с рабочей температурой в окислительных газовых средах, не превышающей 600°C, что на 350-400°C ниже, чем у покрытий, полученных по предлагаемому способу.

Claims (1)

1. Способ получения покрытия, включающий составление пакета из металлических пластин, размещение над ним заряда взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, термическую обработку сваренной заготовки для формирования на границе раздела металлов сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки заданной толщины с последующим разделением полученной заготовки по диффузионной прослойке, отличающийся тем, что составляют пакет из никелевой пластины толщиной 1-1,2 мм и стальной пластины, сваривают их взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой никелевой пластиной и неподвижной стальной пластиной выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-480 м/с, затем осуществляют горячую прокатку сваренного двухслойного пакета при температуре 900-950°C с обжатием до толщины никелевого слоя, составляющей 0,3-0,5 его исходной толщины, после чего составляют пакет под сварку взрывом из полученной биметаллической заготовки и алюминиевой пластины толщиной 1,5-2 мм, сваривают их взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой алюминиевой пластиной и никелевым слоем неподвижной биметаллической заготовки выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-500 м/с, термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем проводят при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч с охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному разделению алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке с образованием при этом на поверхности стальной пластины сплошного жаростойкого покрытия.