Способ синтеза сверхтвердого материала

Изобретение относится к плазменной металлургии, а более точно к способам получения в плазменной струе сверхтвердых соединений. В разрядную камеру дугового плазмотрона подают плазмообразующую смесь газов и вводят в плазменную струю расплавляемый в ней титан. Плазмотрон имеет коаксиально расположенные электроды. В качестве смеси газов используют смесь азота и пропан-бутана, при этом титан вводят в плазменную струю в виде проволоки диаметром 2 мм. Температуру плазмы выдерживают в пределах от 6000 до 8000°С с получением из раскаленного газа соединения, состоящего из TiC и TiN. Способ позволяет усовершенствовать синтез твердых материалов. 1 ил.

 

Изобретение относится к плазменной металлургии, а более точно к способам получения в плазменной струе сверхтвердых соединений.

Известны сверхтвердые материалы, такие как синтетические алмазы, кубические нитриды бора, электрокорунд белый и другие. Известны работы, направленные на совершенствование синтеза и улучшения качества производства сверхтвердых материалов (см.книгу И.П.Захарченко «Эффективность обработки инструмента сверхтвердыми материалами», с.4, 17, 1982).

Известен способ синтеза сверхтвердого материала, наиболее близкий аналог к предложенному способу (RU 2197556 С2, МПК С23С 4/10, 27.01.2003), включающий подачу в разрядную камеру дугового плазмотрона плазмообразующей смеси газов и введение в плазменную струю расплавляемых в ней легирующих элементов, в том числе и титана. Данный способ является ресурсосберегающим.

Задачей предлагаемого способа является дальнейшее совершенствование синтеза сверхтвердых материалов.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что синтез сверхтвердого материала, включающего последовательную подачу в разрядную камеру дугового плазмотрона плазмообразующей смеси газов и введение в плазменную струю расплавляемого в ней титана, при этом используют плазмотрон с коаксиально расположенными электродами, в качестве смеси газов используют смесь азота и пропан-бутана, при этом титан вводят в плазменную струю в виде проволоки диаметром 2 мм, температуру плазмы выдерживают в пределах от 6000 до 8000°С с получением из раскаленного газа соединения, состоящего из TiC и TIN.

На чертеже представлена разработанная и изготовленная на ОАО «МКБ «Факел» плазменная горелка.

Она содержит водоохлаждаемый электрод 1 и электроизолированную часть 2 корпуса, являющуюся катодом, водоохлаждаемое сопло 3 и электроизолированную часть 4 корпуса являющуюся анодом (регулируемый источник тока на чертеже не показан), нижняя часть корпуса 5 выполнена с укрепленной в ней трубкой 6 для ввода расплавляемого провода и с конической внутренней поверхностью, в средней части которой просверлены отверстия, через которые подается воздух.

Плазменная горелка или плазмотрон с осевым и коаксиальным расположением электродов выполнена в неразъемном корпусе для более точного центрирования плазменного потока в канале сопла разрядной камеры, оканчивающейся насадкой с отверстиями для воздуха, где расплавленный металл разгоняется и смешивается с плазмообразующим газом, состоящим из смеси азота и пропан-бутана, и где в результате взаимодействия перечисленных компонентов происходит синтез и образование сверхтвердого материала.

Для получения сверхтвердого соединения задаваемой твердости температуру плазмы выдерживают в пределах от 6000 до 8000°С.

Задаваемые пределы температуры плазмы зависят от соотношения компонентов плазмообразующего газа, скорости его подачи, разрядного тока, системы охлаждения и геометрии плазмотрона.

Способ синтеза сверхтвердого материала осуществляется следующим образом.

После поджига плазмотрона и подачи в разрядную камеру плазмообразующего газа, а также расплавляемой титановой проволоки диаметром 2 мм струя плазмы, состоящая из азота, углерода, водорода и титана, образует область раскаленного газа, который, охлаждаясь, превращается в пар и капли, образуя область, используемую в качестве наносимого на упрочняемый объект износостойкого покрытия, а конденсируемые из газа капли используют для изготовления абразивного и сверхтвердого материала, обладающего твердостью от 100 до 110 Rc.

В соответствии с предложенным техническим решением изготовлен опытный образец технологической установки, на которой был проверен и подтвержден предполагаемый результат данного способа синтеза сверхтвердого материала.

Способ синтеза сверхтвердого материала, включающий подачу в разрядную камеру дугового плазмотрона плазмообразующей смеси газов и введение в плазменную струю расплавляемого в ней титана, отличающийся тем, что используют плазмотрон с коаксиально расположенными электродами, в качестве смеси газов используют смесь азота и пропан-бутана, при этом титан вводят в плазменную струю в виде проволоки диаметром 2 мм, температуру плазмы выдерживают в пределах от 6000 до 8000°С с получением из раскаленного газа соединения, состоящего из TiC и TiN.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам формирования металлической части на металлической подложке посредством осаждения накладываемых друг на друга слоев и может найти применение при изготовлении изделий с многослойным покрытием.

Изобретение относится к авиационно-космической технике, автомобиле- и судостроению, к технике хранения и транспортирования различных газов и жидкостей под давлением, а именно к способам получения оболочковых изделий.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу газопламенного напыления металлических порошковых материалов, и может найти применение при изготовлении изделий с покрытиями в различных отраслях машино- и приборостроения.
Изобретение относится к областям машиностроения и ремонта деталей машин и может быть использовано для восстановления и повышения надежности узлов "шкворень-отверстие под шкворень" балки передних мостов автомобилей.
Изобретение относится к технологии восстановления или упрочнения электродуговой наплавкой изношенных поверхностей стальных деталей, преимущественно пассажирских и грузовых вагонов железнодорожного подвижного состава.
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к способу получения подложки из нитрида алюминия (AlN) и может найти применение для изготовления изделий с покрытиями.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к установке для нанесения газотермических покрытий, и может найти применение в различных отраслях машиностроения при подготовке поверхностей к напылению.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу плазменного напыления покрытий и может найти применение в приборо- и машиностроении, в ортопедической стоматологии для изготовления прецизионных сопрягаемых пар, газопоглотителей, внутрикостных имплантантов с металлическими и композиционными покрытиями.

Изобретение относится к области металлургии, в частности способу получения эрозионно стойких теплозащитных покрытий методом плазменного напыления, и может найти применение в ракетной технике при изготовлении камер сгорания ЖРД с металлокерамическим эрозионно стойким теплозащитным покрытием на основе композиции ZrO2+ NiCr из механических смесей.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на поверхность элемента рельсового пути. .

Изобретение относится к изготовлению подложки со слоем легированного углеродом оксида титана, которая действует как реагирующий на видимый свет фотокатализатор. .

Изобретение относится к многофункциональному материалу со слоем легированного углеродом оксида титана и действующему как реагирующий на видимый свет фотокатализатор.
Изобретение относится к области порошковой металлургии. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к высокотемпературным композиционным материалам. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к способу получения подложки из нитрида алюминия (AlN) и может найти применение для изготовления изделий с покрытиями.

Изобретение относится к области металлургии, в частности способу получения эрозионно стойких теплозащитных покрытий методом плазменного напыления, и может найти применение в ракетной технике при изготовлении камер сгорания ЖРД с металлокерамическим эрозионно стойким теплозащитным покрытием на основе композиции ZrO2+ NiCr из механических смесей.
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при напылении газотермических покрытий на детали, эксплуатируемые в экстремальных условиях, как в виде порошка, так и в виде гибких шнуровых материалов, изготовленных на основе этого порошка.

Изобретение относится к теплобарьерным покрытиям, которые обладают гибкостью, достаточной для адаптации к деформациям подложки. .

Изобретение относится к изделию, которое подвержено действию горячего агрессивного газа, в частности детали тепловой машины, например газовой турбины. .

Изобретение относится к керамическому создающему термический барьер покрытию (СТБП) и может быть использовано при изготовлении турбинных лопаток или поверхности камеры сгорания газотурбинного двигателя
Наверх