Состав для боросилицирований молиб-дена и его сплавов

Состав для боросилицирований молиб-дена и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИКАНИЕ 1

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Сециаямстнчесинх

Республик

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 300678 (23) 2635392/22-02 (51)М. КЛ. с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

С 23 С 9/04

Государственный яомитет

СССР ио деаам изобретений и отярыти й

Опубликовано 15,0381. Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 18.03.81 (53) УДК 621. 785. .5.06(088.8) P2) втры изобретения

М.С. Цирлин и Л.И. Захарова (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт физической химии AH СССР (54) СОСТАВ ДЛЯ БОРОСИЛИЦИРОВАНИЯ МОЛИБДЕНА

И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и может найти применение для защиты от окисления изделий из молибдена и его сплавов, используемых в технике высоких температур. Обычно средами для боросилицирования молибдена служат смеси порошков элементарного кремния и бора или борсодержащего соединения, а именно карбида бора В, С.

Известно применение последовательной обработки молибдена сначала в карбиде бора, элементарном боре или их смесях, а затем в кремнии (1). >>

Однако данный процесс получения боросилицированного слоя является длительным и многостадийныа.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является получение боросилицированного слоя в среде, содержащей кремний- и борсодержащие элементы (21.

Данная среда позволяет упростить процесс получения боросилицированного слоя на молибдене эа счет одновременной диффузии кремния и бора.

Однако полученные в данной среде покрытия обладают недостаточной жаро° стойкостью. 30

Целью изобретения является повышение жаростойкости боросилицированного покрытия на молибдене и его сплавах.

Для достижения поставленной цели предлагается среда для боросилицирования, содержащая не менее одного дисилицида тугоплавкого металла из группы молибден, вольфрам, цирконий и не менее одного борида тугоплавкого металла из группы титан, цирконий, гафний при следующем соотношении компонентов, мол.Ъ:

Дисилицид тугоплавкого металла 50-90

Борид тугоплавкого металла 10-50

При боросилицировании молибдена в средах, содержащих дисилициды и бориды тугоплавких металлов, последние входят в состав получаемого силицидного слоя.

B связи с высокими температурами плавления окислов металлов IV-ой группы, особенно циркония и гафния, образование последних повышает температурный предел эксплуатации покрытий.

Таким образом, при боросилицироВании молибдена в средах предлагаемо722367

Молибден

Молибден

Сплав IIN-2A

45

2,5

35 го состава образуется покрытие, состоящее из слоев, считая от металла, борида молибдена МоВ и дисилицида молибдена NoSi<, легированного металлом ф-ой группы.

Для уменьшения спекания порошковой среды и стабилизации режимов ее эксплуатации к последней рекомендуется добавлять инертный разбавитель в количестве 10-50% от массы. При снижении концентрации инертного разбавителя ниже 10Ъ происходит спекание шихты, а при превышении верхнего предела — скорость боросилицирования уменьшается. В качестве инертных разбавителей можно использовать тугоплавкие окислы, например М О 15

ZrO, HfO, нитриды, например ZrN, VN, карбиды, например ТiС, ZrC, HfC, Указанные пределы концентраций дисилицида и борида в предлагаемых средах установлены экспериментально. 2О

При повышении концентрации дисилицида в среде выше 90 мол.Ъ скорость боросилицирования,падает, а при ее понижении ниже .50% получающийся силицидный слой содержит большее количество боридных включений, что снижает жаростойкость покрытия.

Процесс боросилицирования молибдена и его сплавов в среде предлагаемого состава можно проводить в вакууме или атмосфере инертного газа при 1200-1400 С. Продолжительность боросилицирования определяется толщиной покрытия, которую необходимо получить.

При этом следует иметь в виду, что >5 формирование боридного слоя, в основ ном завершается на начальной стадии боросилицирования, и в дальнейшем происходит преимущественный рост силицидного слоя при относительно мед- 4О ленном росте боридного. Желательно использовать порошки дисилицидов и боридов с крупностью частиц 4 080 мкм. Перед использованием смесь порошков тщательно перемешивают вручную или во вращающихся барабанах.

Ниже приведены примеры конкретных составов предлагаемой среды.

Пример 1. Среда содержала, мол.Ъ:

Г

Дисилицид вольфрама 90

Борид титана 10

В качестве исходных компонентов среды служили порошки дисилицида вольфрама, @51 и борида титана, Ti . К указанной среде добавляли инертныи разбавитель, окись циркония в количестве 10% по массе. Смесь перемешивали во вращающихся с окружной скоростью 0,3 м/с барабанах.

В указанную смесь помещали образцы лолибдена, имеющие фоРму. цилиндра Р 2,5 мм и длиной 50 мм.Боросилицирование проводили в вакууме при

1400 С в течение 5 ч. В результате получено боросилицидное покрытие, легированное вольфрамом и титаном, суммарной толщиной 75-80 мкм.

Пример 2. Среда содержала, мол.Ъ:

Дисилицид вольфрама 20

Дисилицид циркония 30

Борид циркония 50

О

Перед использованием к указанной среде добавляли инертный разбавитель, нитрид циркония, в количестве

50 вес.Ъ.Обработку молибдена диаметром 8 мм и высотой 5 мм вели, как в примере 1, при 1400 С в течение 3 ч.

Получено боросилицидное покрытие, легированное вольфрамом и цирконием суммарной толщиной 90 мкм.

Пример 3. Среда содержала, мол.Ъ:

Дисилицид молибдена 30 дисилицид вольфрама 40

Борид гафния 30

Перед использованием к указанной среде добавляли инертный разбавитель, двуокись циркония,.в количестве

30 вес.Ъ. Обработку образцов молибденового сплава ЦМ-2А диаметром 8 мм и высотой 5 мм вели, как в примере 1, при 1350 С.в течение 5 ч. В результате было получено боросилицидное покрытие, легированное вольфрамом и гафнием, -суммарной толщиной

60 мкм.

Данные по жаростойкости представлены в таблице.

722367

Формула изобретения

Составитель P. Клыкова

Редактор Т. Морозова Техред М.Рейвес Корректор О. Билак

Тираж 1048 Подписное

ВНИИПИ Государотвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1607/42

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Состав для боросилицирования молибдена и его сплавов, содержащий кремнийсодержащее и борсодержащее вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения жаростойкости покрытия, в качестве кремнийсодержащего вещества используют не менее одного дисилицида тугоплавкого металла из группы молибден, вольфрам, цирконий, а в качестве борсодержащего. вещества — .борид тугоплавкого металла из групйы титан, цирконий.и гафний при следующем соотношении компонентов, мол.Ъ:

Дисилнцид тугоплавкого металла 50-90

Борид тугоплавкого металла 10-50

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 368348, кл. С 23 С 9/04, 1971.

2. Бялобжескнй A.Â. и др. Высокотемпературная коррозия и- защита сверхтугоплавких металлов. М.,"Атомиздат", 1977, с. 174.