Сплав на основе твердого раствора карбида титана в никеле

 

Сплав предназначен для наплавки седел и штоков запорной арматуры, используемой в производстве фторсодержащих соединений. Сплав содержит, мас.%: карбид титана 3,0 - 7,0; твердый раствор карбида титана в никеле с содержанием 3,61 - 7,5% карбида титана - остальное. Свойства сплава: твердость 4000 - 5800 МПа, коррозионная стойкость (ток коррозии) - (1,49-1,6)·10^-5 А/см². 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для наплавки седел и штоков запорной арматуры, используемой в производстве фторсодержащих соединений. Цель изобретения повышение твердости сплава и его коррозионной стойкости во фторсодержащей среде. Поставленная цель достигается тем, что сплав в виде твердого раствора карбида титана в никеле дополнительно содержит карбид титана при следующем соотношении ингредиентов, мас. Карбид титана 3-7 Твердый раствор карбида титана в никеле Остальное при этом твердый раствор карбида титана в никеле содержит 3,61-7,5% карбида титана. При содержании в сплаве 3,0-7,0% карбида титана и в твердом растворе карбида титана в никеле 3,61-7,5% карбида титана его двухфазная структура (дисперсные равномерно распределенные в сплаве частицы карбида титана и твердый раствор карбида титана в никеле) имеет повышенные твердость и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде. Как показали проведенные исследования, при содержании карбида титана в сплаве менее 3,0% и в твердом растворе карбида титана в никеле менее 3,61 мас. твердость сплава и его коррозионная стойкость во фторсодержащей среде практически не отличается от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида титана в сплаве и в твердом растворе карбида титана в никеле более 7,0 и 7,5% соответственно образуются волосовидные трещины, выходящие на поверхность, которые могут явиться источником развития ножевой, язвенной и межкристаллитной коррозии. При отработке предлагаемого сплава были опробованы составы с содержанием карбида титана в нем и твердом растворе карбида титана в никеле в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним и выходящим за заявляемые пределы. Сплав получали лазерной имплантацией (наплавкой) карбида титана в поверхностный слой никеля марки НП-2, для чего на поверхность образцов (пластин размером 10х10х25 мм) наносили шликерное покрытие (пасту) толщиной 100-200 мм, приготовленное из порошка карбида титана дисперсностью 0,1-50 мкм на основе 5%-ного раствора канифоли в этиловом спирте. Имплантирование производили технологической лазерной установкой "Квант-15" при мощности излучения 4-12 Дж, положении фокусного пятна относительно поверхности образца 4-12 мм, перекрытии полос при имплантации по площади 100-200 мкм. Фазовый состав полученного сплава (поверхностного слоя на пластине) изучали с помощью рентгеновского дифрактометра РОН-2 в кобальтовом монохроматизированном K_α-излучении. Металлографические исследования проводили на оптических металлографических микроскопах типа МИМ и на растровом электронном микроскопе РЭМ-100У. Рентгеноспектральный микроанализ проведен на всеволновом дисперсионном анализаторе спектра рентгеновского излучения ВДАР-1 на сканирующем электронном микроскопе. Измерение микротвердости сплава проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г с шагом измерений 30 мкм. Проведенные исследования показали существование имплантируемого карбида титана в поверхностном слое никеля со значительным перенасыщением твердого раствора карбида титана в никеле карбидом титана. Коррозионную стойкость сплава проверяли электрохимически в 0,1 М растворе плавиковой кислоты на потенциометре ПИ-50-11,1 с программатором ПР-8 и потенциометром ПДПИ-002 методом линейной поляризации. В нижеследующей таблице приведены составы предлагаемого сплава, сплава-прототипа и данные по влиянию карбида титана на твердость сплава, на его коррозионную стойкость в 0,1 М растворе плавиковой кислоты и описание микроструктуры. Как видно из таблицы, наибольшие показатели твердости сплава имеет при соответствии его заявляемым пределам по содержанию карбида титана в сплаве и твердом растворе карбида титана в никеле. При содержании карбида титана в сплаве и твердом растворе его в никеле ниже заявляемых пределов (состав 4) его твердость и коррозионная стойкость практически незначительно отличаются от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида титана в сплаве и в твердом растворе карбида титана в никеле выше заявляемых пределов (состав 5) в микроструктуре сплава наблюдаются волосовидные трещины, которые могут привести к ножевой, язвенной и межкристаллитной коррозии. Предлагаемый сплав по сравнению со сплавом-прототипом, благодаря перенасыщению твердого раствора карбида титана в никеле карбидом титана, имеет значительно большие твердость ( ≈2 раза) и коррозионную стойкость (на ≈30%) во фторсодержащей среде, что позволяет использовать его для изготовления рабочих поверхностей седел и штоков запорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений и повысить их стойкость и, соответственно, срок службы запорной арматуры.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА КАРБИДА ТИТАНА В НИКЕЛЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и коррозионной стойкости во фторсодержащей среде, твердый раствор карбида титана в никель содержит 3,61 - 7,5% карбида титана, а сплав дополнительно содержит карбид титана при следующем соотношении компонентов, мас. Карбид титана 3,0 7,0 Твердый раствор карбида титана в никеле Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---