Состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов

Состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке , а именно к процессам комплексного насыщения в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости изделий из титана и его сплавов. Цель - повышение абразивной износостойкости изделий. Состав для химико-термической обработки содержит, мас.%: полиборид магния 9-12; порошок титана 17-23; порошок алюминия 3-7; фторид алюминия 2-4; диборид титана остальное. Состав позволяет повысить абразивную износостойкость в 4-5 раз по сравнению с обработкой известным составом. 3 табл. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g С 23 С 10/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766455/02 (22) 10.10,89 (46),15.09.91. Бюл. N 34 (71) Институт структурной макрокинетики

АН СССР (72) Ю.M.Ëàõòèí, Я.Д.Коган, А.А,Инякин, Э.А.Штессель и Е.П.Костогоров (53) 621.785-51.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 602602, кл. С 23 С 12/02, 1976, (54) СОСТАВ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНА

И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам комплексного насыщения в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости изделий иэ титана и его сплавов.

Цель изобретения — повышение абразивной износостойкости иэделий.

Состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов содержит полиборид магния, порошок титана, фторид алюминия, диборид титана и порошок алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. :

Полиборид магния 9 — 12

Порошок титана 17 — 23

Порошок алюминия 3-7

Фторид алюминия 2 — 4

Диборид титана Остальное

Наличие полиборида магния при оптимальном массовом соотношении между ним

„, 5U „„1677089 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам комплексного насыщения в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости изделий из титана и его сплавов, Цель— повышение абразивной иэносостойкости иэделий. Состав для химико-термической обработки содержит, мас.о : полиборид магния 9 — 12; порошок титана 17 — 23; порошок алюминия 3-7; фторид алюминия 2-.4; диборид титана остальное, Состав позволяет повысить абразивную износостойкость в

4 — 5 раз по сравнению с обработкой известным составом, 3 табл. и порошком титана, а также присутствие в составе порошка алюминия приводит к повышению абразивной износостойкости.

При температуре процесса происходит химическое взаимодействие между полиборидом магния и порошком титана, что обеспечивает получение покрытий с большой толщиной и высокой прочностью.

Порошок алюминия, присутствующий в смеси, способствует увеличению пластичности получаемых покрытий. Нижний предел содержания порошка алюминия (3 мас.g) определяет минимально необходимую концентрацию элемента в смеси, при которой наблюдается эффект повышения пластичности получаемых покрытий. Превышение верхнего предела (7 мас. $) приводит к сильному разупроннению покрытий.

Содержание полиборида магния (9 мас.,(,) определяется минимальным количеством активных атомов бора, необходимых для поддержания высокой насыщающей способности состава. Верхний предел содержания полиборида магния (12 мас,%) Qrраничен резким повышением температурь, процесса в результате прохождения химической реакции между ним и порошком титана. приводящей к спеканию смеси и резкому уменьшению насыщающей способности, Количественное содержание порошка титана 17 — 23 мас,% связано с массовым содержанием полиборида магния и определяется полнотой прохождения реакций

Ме>ь<ДУ НИМИ

ИспользОВание В качестве актиВатОра фторида алюминия спосОбствует 601188 NHтенсивной доставке активных атомов бора и титана и устранению припекаемости смеси к поверхности обрабатываемых изделий, Нижнее значение (2 мас,%) определяет минимально необходимую концентрацию элементов газовой фазы, От которой зависит скорость образования покрытия, Превышение Верхнего предела (4 мас.%) приводит к тому, что активатор действует как инертная добавка.

В качестве инертной составляющей;. используют диборид титана, добавляемый в исходную смесь до 100%, Диборид титана устраняет образование в получаемых покрытиях нежелательных посторонних вклioчений, например получаемых ITp!ë использоьании в качестве инертного разбавителя Оксида алюминия. Ус.гранению включений способствует идентичность используемой инертной добавки (диборид титана) и химического соединения, получаемого в результате реакции между полиборидом магния и порошком титана.

Перед использованием все компоненты порошковой смеси просушивают и измельчают при 80 — 100"С. Затем смесь перемешиВают в барабанных смесителях при скорости вращения 60 об/мин в течение 30 мин, Обработку изделий иэ технически чистого титана ВТ1-О и титанового сплава BT20 проводят в контейнерах из нержавеющей стали, Упаковку контейнера начинают с того, что на дно помещают слой смеси толщиной 20 — 30 мм. Затем укладывают иэделия так, чтобы расстояние до стенок контейнера было не меньше 15-20 мм, а расстояние между иэделиями — не меньше

20 мм, Слой смеси от верха изделий до кромки контейнера должен быть не меньше 40 мм. Снизу 8 контейнер подводят жаростойкую трубку, через которую подают аргон в смесь, Подготовленный к насыщению контейнер загружают в печь, разогретую до

900 — 1ООООС. Покрытие формируется во Время прохождения химической реакции между полиборидом маГния и порОшком титана и после 86 заВершения ВО Вр8мя Выдер:ккt4 при температуре IIpoqeccB 8 течение 1

После Окончания процесса контейнер Вынимают из печи и охлаждают на воздухе, Смесь вместе с обрабатываемыми иэделиями высыпают на поддон. Как правило, отделение смеси от поверхности иэделий но представляет затруднений, PBBMFp контейнера выбирают исходя из габари !08 Обрабатываемых изделий и рабочего пространс;ГВВ печи. Скорость подачи Bproi- B сос: а Вляет

0,2 — 0,3 л/мин, Абразивную износостойкос-:6 изделий

ll5 исследовали при Воздействии газоабразивного потока. Обработанные титановые Образцы размерами 3 х 20 х 35 закрепляли нз роТор8, с088ршающем Вра!Дате!16HOC ДВИжение со скоростью 790 Об/мин, Через со20 пло под углом атаки 50 по Отношен 1!о:::.

0 плОскОсти рОТорВ ВВОДили ГВЗОабразивнь!Й пото,<. Газоабразивнhlй ПOTOк получали за счет использования компрессора для г1одачи сжатоГО Воздуха, хонтролирь/емОГО рОтО25 метром РС-7, и фиксировачного количества абразива, подаваемого шнеком. В качестве абразива использовали варцсвый песок с размерами частиц 0,1 — 6,2 мм, кон!,ен-08-qua песка В газоабразивно... . потоке со;тав30 ляла 20 гум . Действительную скорзс-з соударения частиц потока с плоскОстьь0 ротора определяли геометрическим сложени8М 88KTÎp08 Окружной cK0pocTY: Обоазцов и линейной скорости потока; Она составляла

35 280 м/с. Время испытания 30 мин Оцен.-,. массового износа образцов про 1зводили по потере 88са пут6м Взвешивания Обоазцов на аналитических Весах В, 1А-200М с -0:": :нсстью до 0,0001 г дс и после испытания. Ми!<40 ротвердость и толщy,Hó !.Qкры Гий

Оценивали с помощью прибора П1;IT-3.

Результаты ис11ытаний Образцов В зависимости 01 содержания порошка ал1оминия, фтОриДа алюминия, полибОрида магния Yi

45 QopoU!KB TNTBHB пои86Д8нái В таол. 1 — 3, Температура обработки Во всех случаях

1000 С, длительность ч, Для сравнения В табл. 3 приведены р8ЗУЛЬТВТЫ ИСПЫТВНИй ТВХНИЧВСKN Чистого Ti450 тана ВТ1-0, обработанного изве:тным составом при 1000 С в тс ение 6 ч.

Анализ данных показывает, что:ась::—

ЩЕНИЕ Иэ.";ьЕЛИй:.--.З тИтаНВ И ЕГО Сяr8808 С использова1ьлем предлагаемого состав- по55 зволяет повысить абразивную изHOCOcтойкость 8 p —.5 раз по сравнению с 05pB50: ко; известным составом.

® О р м у л а и э о piü р 8 "; 8 н !л я

CQCTB8 ЦЛя ХИ дИеьО-.ГЕрь,.;!ь1ЧЕ!!<Оьс;1бььабОтки ИЗД8лий из титана и 6ГО сплаВОВ.

1 б /708Г4 вкл.оча !О щий борсоде ржа щее вещество, порошок титана, активатор и инертную добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной износостойкости изделий, он дополнитель:o содержит порошок алюминия, в качестве борсодержащего вещества — полиборид магния, в качестве активатора — фтсрид алюминия, а в качестве инертной добавки — диборид титана при следующем соотношении компонентов, мыс. $:

Полиборид магния

Порошок титана

Порошок алюминия

113торид алюминия

Диборид титана

Таблиц 91

Состав Иаркс. ма1 тер нала

Глубина !

Содсркание в составе, мас.X

Поверхностная

П9 нос обравЦОВ4 р мг/см я слоя

Дибср ц мкм титана

Полибо- 1Порошок Пор ! р14д иаг- титана алюминия ния оркд микротвердость, кг,/мм"

5! о

Таблкца2

Сос-.àâ Парка материала

I ПолибоПоверхностная микротвердость, кг/мм9

Содержание и составе, мас,K

Гл 4бия& слоя, мкм

119нос обравцов, мг/см орошок Порош титана алш4ииия! иосри гнтана орид а1в4&4и я рид магния

1Î

19

Таблица3

Содерканне в составе, мас.Х

Глу на сло

Полибо- ) Оксид

i риц маг- бора

4Г

Г =

Порс- Оксиц

ШОК аЛКЕ4Нел14ьо4- 1 ноя

ПороПи шок

Рид ти на титана

1700

28

33

3 5

3 5

66 95-105

90-100

63 100-110

100-110

57 95-105

90-100

3 5

23

4Π3 17 — 55-60

2500

139

Составитель Н.Сункина

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор О.Ципле

Редак3op А,uf3p

Заказ 3085 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Ãàãàðèíà, 101

ВТ1-О

BT-? С

BT"1 -О вт-20

ВТi-О

ВТ-20

BTi "-0

BT-20

ВТ1-О

Вт20

ВТ1-0

ВТ-20

Состав; 1!арка маl териала

i .!

1

1 BTt-.O

ВТ-20

2 ВТ1".О

ВТ-20

-ВТ1-О

BТT - 20

Яв В Е С".-н а Вт;.0 I 10- 1 i 0

95-105

100-110

;00-110

95-105

90-1 00

90-100

85-95

100-110

100 1440

100-110

95-105

i 900

1800 ! 800

t700

1700!

BOO

1600

28

33

34

38

3?

33

34

28, Поверх- занос нос 08p99""

4 ная, цов

МИКРО- ИГ/СМЬ1 твердость, кг/мме