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

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке , а именно к комплексным процессам в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости изделий из титана и его сплавов. Цель - повышение эффективности обработки за счет интенсификации процесса . Состав для химико-термической обработки содержит, мас,%: полиборид магния 10-13; порошок титана 19-25; фторид алюминия 2-4; оксид алюминия остальное. Обработка проводится при 100° С в течение 1 ч, глубина слоя увеличивается в 1,5 раза при сохранении микротвердости. 1 табл.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s С 23 С 12/02

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

\»

\» (21) 4766456/02 (22) 10.10.89 (46) 15.09.91. Бюл. ¹ 34 (71) Институт структурной макрокинетики

АН СССР (72) А.А.Инякин, Я.Д.Коган, Е.П.Костогоров, Ю.M.Ëàõòèí и 3,А.Штессель (53) 621.785-51.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 602602, кл. С 23 С 12/02, 1978. (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 комплексным процессам в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости изделий из титана и

его сплавов.

Цель изобретения — повышение эффективности обработки путем интенсификации процесса.

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

Полиборид магния 10 — 13

Порошок титана 19 — 25

Фторид алюминия 2 — 4

Окись алюминия Остальное

Использование в качестве борсодержащего элемента полиборида магния и оптимальное массовое соотношение между ним

„„5U „„167УО9О А1 (57) Изобретение относится к металлургии, - в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным процессам в порошкообразных смесях, и может быть использовано в машиностроении для повышения иэносостойкости иэделий из титана и

его сплавов, Цель — повышение эффективности обработки за счет интенсификации процесса. Состав для химико-термической обработки содержит, мас,;(,: полиборид магния 10 — 13; порошок титана 19 — 25; фторид алюминия 2 — 4; оксид алюминия остальное, Обработка проводится при 100 С в течение 1 ч, глубина слоя увеличивается в 1,5 раза при сохранении микротвердости. 1 табл, и порошком титана способствуют интенсификации процесса насыщения за счет того, что при температуре процесса происходит химическое взаимодействие между полиборидом магния и порошком титана.

Нижний предел содержания полиборида магния (10 мас,g) определяется минимальным количеством активных атомов бора. необходимых для поддержания высокой насыщающей способности состава. Верхний предел содержания полиборида магния (13 мас.$) ограничен резким повышением температуры в результате прохождения хймической реакции между ним и порошком титана, приводящей к спеканию смеси и резкому уменьшению насыщающей способности.

Количественное содержание порошка титана (19-25 мас.$) связано с массовым содержанием полиборида магния и определяется полнотой прохождения реакции между ними.

1677090

Применение в качестве активатора фторида алюминия способствует более интенсивной доставке активных атомов бора и титана и устранению припекаемости смеси к поверхности обрабатываемых изделий. 5

Значение 2 мас,g определяет минимально необходимую концентрацию элементов га, .зовой фазы, от которой зависит скорость образования покрытия. Превышение верхнего предела (4 мас.$) приводит к тому, что 10 активатор начинает действовать как инертная добавка.

В качестве инертной добавки использу-! ют оксид алюминия, добавляемый в исход, ную смесь до 100 . Введение инертной 15

, добавки предотвращает спекание смеси и, ее налипание к поверхности иэделия, а так же повышение температуры во время про-! цесса химико-термической обработки.

Перед использованием все компоненты 20 порошковой насыщающей смеси просушивают и измельчают при 80-100 С. Затем, смесь перемешивают в барабанных смесителях при скорости вращения 6О об/мин в . течение 30 мин, Процесс борирования 25 проводят в контейнерах иэ нержавеющей стали. Упаковку контейнера начинают с того, что на дно помещают слой смеси толщиной 20-30 мм. Затем укладывают изделия из титана и его сплавов так, чтобы расстояние 30 до стенок контейнера было не меньше 1520 мм, а расстояние между самими изделиями — не меньше 20 мм. Слой от верха изделий до кромки контейнера должен быть не меньше 40 мм. Снизу в контейнер уста- 35 навливают жаростойкую трубку, через которую производят подачу аргона в смесь.

Подготовленный к насыщению контейнер загружают в печь, разогретую до температуры процесса 900-1000 С. Диффузионный 40 слой формируется в момент прохождения химической реакции между полиборидом магния и порошком титана и после ее завершения во время выдержки при температуре процесса в течение 1 ч. После окончания 45 процесса контейнер вынимают из печи и охлаждают на воздухе, Смесь вместе с обработанными изделиями высыпают на поддон. Как правило, отделение смеси от поверхности изделий не представляет затруднений. Размер контейнеров выбирают исходя из габаритов обрабатываемых иэделий и рабочего пространства печи.

Скорость подачи аргона 0,2 — 0,3 л/мин, Борирование проводили на изделиях из технически чистого титана ВТ1-0 и титанового сплава BT-20, Повышение эффективности химико-термической обработки титана и его сплавов оценивали измерением микротвердости и толщины покрытия с помощью прибора

ПМТ-З, Результаты испытаний образцов приведены в таблице. Температура процесса 1000 С, длительность насыщения 1 ч, Для сравнения в таблице приведены результаты борирования технически чистого титана

ВТ1-0 известным составом при 1000 С в течение 6 ч.

Из таблицы видно, что за время, в 6 раз меньшее по сравнению с обработкой известным составом, диффузионный слой имеет толщину в 1,5 раза больше при той же микротвердости поверхности. Следовательно, предлагаемый состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов позволяет повысить эффективность обработки за счет интенсификации процесса.

Формула изобретения

Состав для химико-термической обработки изделий из титана и его сплавов, включающий борсодержащее вещество, порошок титана, активатор и оксид алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет интенсификации процесса, он в качестве борсодержащего вещества содержит полиборид магния, а в качестве активатора — фторид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас, :

Полиборид магния 10-13

Порошок титана 19 — 25

Фторид алюминия . 2-4

Окисид алюминия Остальное

167 7090

Содершание в составе, иас.Х

Марка иа териала

Состав

Глубина слоя, икм оверхостная нихротверость, гlю

Окись боря

Порошок титана

Фторид натрия

Оксид алюминия

Предлагаемый

19

68

59

21

66

21

40

Известный

ВТ1-О

55-60 2500

Редактор А. Огар

Заказ 3085 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

ВТ1-0

BT-20

ВТ1-О

BT-20

ВТ1-0

BT-20

ВТ1-0

ВТ-20

ВТ1-0

ВТ-20

ВТ1-О

ВТ-20

85-90 2500

85-95 240

90-95 2600

90-100 2500

85-90 2600

85-95 2500

80-85 2600

80-90 2500

90-95 2600

90-100 2500

85-90 2500

80-90 2400

Составитель Н.Сункина

Техред М. Моргентал Корректор Э.Лончакова