Аморфный сплав на основе кобальта


 


Владельцы патента RU 2631563:

Общество с ограниченной ответственностью "Технологические системы защитных покрытий" (RU)
Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам для защиты лопаток паровых турбин от ударно-капельной эрозии. Сплав на основе кобальта для наплавки на лопатки паровой турбины содержит: B 1,5-5, C 0,5-1, Cr 15-18, Fe 10-12, Ni 5-10, Mo 2-4, Si 2-4, Mn 5-8, Cu 2-5, W 10-12, Co - остальное. Увеличивается стойкость к ударно-капельной эрозии. 1 пр.

 

Изобретение относится к энергетике, конкретнее к материалам для защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии.

Специфические разрушения деталей паровых турбин, возникающие под действием многократных ударов капель конденсата, принято называть эрозией.

Наиболее интенсивной эрозии подвергаются входные кромки периферийных зон лопаток. При длительной работе турбины она может привести к износу периферийных зон на половину хорды лопатки и более. Эрозия входных кромок характерна для рабочих лопаток всех ступеней, работающих влажным паром, однако наиболее значительно изнашиваются рабочие лопатки последних ступеней.

Кроме того, в процессе эксплуатации лопатки подвергаются коррозии, которая приводит к ускоренным процессам наводороживания, что в свою очередь может привести к снижению усталостной прочности и, как следствие, разрушению.

Для увеличения срока эксплуатации лопаток паровых турбин при их производстве и ремонте наносят на поверхность лопаток эрозионностойкие и коррозионностойкие покрытия, а также восстанавливается геометрия лопатки и свойства материала покрытия.

Покрытия из никеля и его сплавов отличаются высокими прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Коррозионные свойства никеля высоки благодаря образованию на его поверхности тонкой и плотной защитной пленки. Никель весьма стоек в атмосфере, пресной и морской воде, растворах многих солей, щелочах. Сухие газы - галогены, оксиды азота, сернистый газ и аммиак - при комнатной температуре не вызывают коррозию никеля.

Стеллит - сверхтвердый сплав на основе кобальта и хрома с добавками вольфрама и/или молибдена для напыления и наплавки деталей машин, станков и инструмента с целью повышения износостойкости, для изготовления режущего инструмента, - применяется также как элемент сварной конструкции для защиты наиболее изнашиваемых частей готовой детали (входные кромки рабочих лопаток паровых и газовых энергетических турбин). Обладает высокой коррозионной, кавитационной стойкостью и твердостью. Недостатком подобных покрытий является их дороговизна.

Покрытия, включающие карбиды, нитриды, обладают высокой твердостью и износостойкостью.

Покрытия, содержащие бориды, характеризуются повышенной твердостью, износоустойчивостью и коррозионной стойкостью.

Керамические оксидные покрытия, обладая высокой твердостью, позволяют обеспечивать дополнительные свойства. Основными из них являются теплозащита, термостойкость, электроизоляция.

Покрытие пленкой аморфного углерода поверхностей лапоток паровых турбин способствует повышению смачиваемости в результате реакции углерода с металлом поверхности, что приводит к значительному увеличению сил связи, еще одно свойство аморфного углерода - отталкивать жидкость. Это обеспечивает получение прочного эрозионно и коррозионностойкого покрытия.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению модели является состав для защиты лопатки паровой турбины от парокапельной эрозии, описанный в патенте РФ RU 2392349 C2, МПК C23C 14/08, опубликовано 20.06.2010.

Недостатком ближайшего аналога является ограниченная способность противостоять кумулятивному характеру эрозионного износа. Процесс мартенситного старения кобальтовых сплавов протекает достаточно интенсивно и имеет двухступенчатую линейную кривую. После структурного накопления мартенситной фазы, процесс «выноса» материала из кобальтового сплава стабилизируется вплоть до полного разрушения покрытия.

Задачей, на которую направлено предлагаемое изобретение, заключается в том, что материал протектора должен обладать оптимальной комбинацией твердости и коррозионной стойкости.

Желаемым техническим результатом является увеличение стойкости к ударно-капельной эрозии.

Желаемый технический результат достигается тем, что аморфный сплав на основе кобальта для наплавки на лопатки паровой турбины содержит B 1.5-5, C 0.5-1, Cr 15-18, Fe 10-12, Ni 5-10, Mo 2-4, Si 2-4, Mn 5-8, Cu 2-5, W 10-12, Co - остальное. Основным условием образования аморфной фазы в наносимом покрытии является процентный состав аморфообразующих элементов.

Известно влияние размера зерна кристаллической решетки поверхностной структуры материала на эрозионную стойкость по отношению к парокапельной эрозии. Уменьшение зерна кристаллической решетки оказывает положительное влияние на эрозионную стойкость материала. Образование аморфной фазы в поверхностном слое материала является прямым следствием введения в состав присадочного материала аморфообразующих элементов. Последующий синтез аморфной структуры зависит в том числе и от процентного состава этих элементов в ванне расплава. С другой стороны известно, что аморфные структуры обладают тенденцией к охрупчиванию при определенных температурах. Таким образом оптимальным соотношением аморфной и кристаллической фаз в структуре поверхностного слоя материала можно достичь его максимальной эрозионной стойкости.

Пример

Проводилось нанесение покрытия на основе высоколегированного сплава типа B3K на лопатку паровой турбины методом лазерной наплавки. Предварительно удалялись защитные пластины, припаянные к передней кромке. Нанесение покрытия осуществлялось лазерной технологической головкой, закрепленной на фланце промышленного робота. Дальнейшая опытно промышленная эксплуатация ротора с нанесенным покрытием показала значительное увеличение ресурса лопаток турбины.

Так, ротор турбины с наплавленным слоем, нанесенным в 2005 году, до сих пор находится в эксплуатации без замены лопаток. Кроме того испытания на парокапельную эрозию, проведенные в течение 6 месяцев, показали 10-кратное увеличение эрозионной стойкости образцов с покрытием из кобальтового сплава.

Сплав на основе кобальта для наплавки на лопатки паровой турбины, содержащий углерод, хром, железо, никель, молибден, кремний, марганец, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор и медь при следующем соотношении компонентов: B 1,5-5, C 0,5-1, Cr 15-18, Fe 10-12, Ni 5-10, Mo 2-4, Si 2-4, Mn 5-8, Cu 2-5, W 10-12, Co - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к защитным покрытиям для компонентов газовой турбины. Защитное покрытие компонента газовой турбины содержит, вес.%: Со 15-39, Cr 10-25, Al 5-15, Y 0,05-1, Fe 0,5-10, Mo 0,05-2, никель и примеси - остальное.

Изобретение относится к сопловому аппарату для газовой турбины. Сопловой аппарат содержит первое перо, содержащее первую спинку и первое корыто, второе перо, содержащее вторую спинку и второе корыто, внутренний бандаж и наружный бандаж.

Вентилятор авиационного двигателя содержит ротор, имеющий множество лопаток из композитного материала, включающего тканые волокна, и систему для обнаружения деформации в результате столкновения тела с вентилятором.

Изобретение относится к области турбостроения. Авиационный газотурбинный двигатель, содержащий вентилятор и компрессор, которые выполнены из композиционного материала.

Система соединения металлического компонента и компонента из композиционного материала с керамической матрицей включает фиксирующий штифт, втулку из пенометалла, первое отверстие в металлическом компоненте и второе отверстие в компоненте из композиционного материала с керамической матрицей.

Изобретение относится к изготовлению узлов турбины, работающей в условиях высоких температур. Способ изготовления узла (10, 10а) турбины в виде расположенных между двумя платформами (46, 46΄) по меньшей мере двух аэродинамических профилей (12, 14), который формируют монолитным, включает создание первой защиты путем нанесения теплозащитного покрытия на по меньшей мере два соседних аэродинамических профиля (12, 14), при этом в процессе нанесения по меньшей мере одна область (16) одного аэродинамического профиля (14), находящегося в теневой зоне другого аэродинамического профиля (12, 14), остается необработанной, создание второй защиты в по меньшей мере одной необработанной области (16) одного аэродинамического профиля (14), находящегося в теневой зоне другого аэродинамического профиля (12, 14), путем модификации поверхности до нанесения теплозащитного покрытия или после его нанесения, причем первая и вторая технологии защиты отличаются одна от другой и вторая технология защиты приводит к модификации поверхности по меньшей мере одной области (16) одного аэродинамического профиля (14) из двух соседних аэродинамических профилей (12, 14), которая останется необработанной или которая осталась необработанной, путем нанесения покрытия, или травления, или придания шероховатости, или путем химического преобразования поверхности.

При оптимизации газовой турбины, имеющей лопатки с первым керамическим теплоизоляционным покрытием, к области ее применения извлекают лопатки из газовой турбины, после чего удаляют, по меньшей мере, частично первое керамическое теплоизоляционное покрытие с извлеченных из турбины лопаток и/или берут новые лопатки.

Изобретение относится к способу лазерно-порошковой наплавки защитного покрытия на входную кромку рабочей лопатки паровой турбины из стали марки 13Х11Н2В2МФ-Ш, или 15Х11МФ-Ш, или 20X13.

Газотурбинный двигатель содержит камеру сгорания и узел направляющих лопаток. Узел направляющих лопаток содержит первый и второй узлы направляющих лопаток, расположенные вдоль окружного направления турбины, а также дополнительный первый узел направляющих лопаток.

Изобретение относится к способу армирования передней кромки (16) лопасти (12) для ее защиты, а также к лопасти с армированием и может найти применение при изготовлении или восстановлении лопасти турбинного двигателя, вертолета или пропеллера.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению полосы из магнитомягкого сплава. Способ изготовления полосы из магнитомягкого сплава толщиной менее 0,6 мм, пригодной для механической резки, включает холодную прокатку полосы, полученной горячей прокаткой полуфабриката, затем полосу подвергают непрерывному отжигу пропусканием через печь непрерывного действия при температуре в пределах от температуры перехода упорядочения/разупорядочения сплава до температуры начала ферритно-аустенитного превращения сплава, причем скорость движения полосы устанавливают таким образом, чтобы время выдержки полосы в печи непрерывного действия при температуре отжига составляло меньше 10 минут.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к составам спеченных антифрикционных материалов, которые могут быть использованы в машиностроении.
Изобретение относится к электрохимическому синтезу магнитных материалов. Получают порошок интерметаллидов самария и кобальта.

Изобретение относится к области металлургии жаропрочных свариваемых деформируемых сплавов и изделий, выполненных из этих сплавов, и может быть использовано для изготовления элементов камеры сгорания, сопла и других узлов газотурбинных двигателей и установок, работающих до температуры 1250°C.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения деталей аддитивным спеканием. Предложен способ производства детали на основе сплавов Co-Cr-Mo, имеющих значения среднего предельного удлинения при 800°C более 10% и среднего предела текучести при 800°C более 400 МПа.

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе кобальта, предназначенных для получения износостойких покрытий с высокой микротвердостью, полученных методами гетерофазного переноса.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к прецизионным сплавам на основе кобальта для нанесения функциональных покрытий с высокими физико-механическими свойствами методом гетерофазного переноса.
Изобретение относится к области медицины, в частности ортопедической стоматологии, и может быть использовано для изготовления сплава на основе кобальта, предназначенного для высоконагруженных каркасов бюгельных и металлокерамических зубных протезов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения сплавов на основе кобальта, предназначенных для каркасов металлокерамических и бюгельных зубных протезов.
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к обработке лент из аморфно-нанокристаллических сплавов, и может быть использовано, например, при изготовлении деталей в электронике и приборостроении.

Изобретение относится к области сварки, а именно к сварочной проволоке, предназначенной для использования при сварке вместе частей деталей, состоящих из сплава Fe-36Ni.
Наверх