Способ получения жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности пластины из низкоуглеродистой стали

Изобретение может быть использовано для получения жаростойких покрытий при изготовлении деталей энергетических и химических установок. Составляют пакет с симметричным размещением между двумя алюминиевыми пластинами толщиной 1,5-2 мм пластины из низкоуглеродистой стали толщиной не менее 3 мм. Располагают с двух сторон пакета одинаковые заряды взрывчатого вещества и осуществляют одновременную сварку взрывом. Проводят термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между алюминиевыми слоями и слоем из низкоуглеродистой стали с последующим охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам с образованием сплошных покрытий из интерметаллидов системы алюминий-железо. Жаростойкие покрытия с высокими служебными свойствами получают одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали за одну операцию сварки взрывом. 2 ил., 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ и может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью.

Известен способ, обеспечивающий одновременное получение за время одного технологического цикла износостойких покрытий на титановой и стальной пластинах. При реализации этого способа осуществляют сварку взрывом пластин титана и стали, а затем проводят высокотемпературную диффузионную термическую обработку сваренной заготовки для формирования на границах раздела металлов интерметаллидного слоя заданной толщины. Сварку взрывом пластины из титана со стальной пластиной осуществляют на режимах, обеспечивающих амплитуду волн в зоне соединения металлов, равную 0,18-0,37 мм, при этом процесс ведут при скорости соударения свариваемых пластин, равной 440-650 м/с и регламентированной скорости детонации взрывчатого вещества, затем сваренную заготовку нагревают до температуры 900-950°С и выдерживают при этой температуре в вакуумной печи 10-14 ч до образования в зоне соединения титана и стали высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки толщиной 0,16-0,3 мм, после этого заготовку охлаждают вместе с печью, а затем нагревают до температуры 930-950°С, выдерживают при этой температуре 3-8 мин, а затем охлаждают в воде для отделения титана от стали по диффузионной прослойке с формированием, при этом на титане и стали высокотвердых износостойких покрытий с регулярной волнообразной поверхностью. Полученные по этому способу покрытия обладают высокой износостойкостью (Патент РФ №2350442, МПК B23K 20/08, опубл. 27.03.2009, бюл. №9).

Достоинством этого способа является возможность одновременного получения покрытий на двух металлических поверхностях, а к его недостаткам следует отнести малую жаростойкость получаемых по этому способу покрытий: допускаемая рабочая температура изделий с такими покрытиями в окислительных газовых средах не превышает 600°С, что ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения покрытия, при котором сваривают взрывом пакет из никелевой пластины толщиной 1-1,2 мм и стальной пластины, осуществляют горячую прокатку сваренного двухслойного пакета при температуре 900-950°С с обжатием до толщины никелевого слоя, составляющей 0,3-0,5 его исходной толщины. Сваривают взрывом эту биметаллическую заготовку и алюминиевую пластину при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 2000-2700 м/с. Высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между метаемой алюминиевой пластиной и никелевым слоем неподвижной биметаллической заготовки выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-500 м/с. Термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем проводят при температуре 600-630°С в течение 1,5-7 ч с охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному разделению алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке. На поверхности стальной пластины получают жаростойкое покрытие из интерметаллидов системы алюминий-никель толщиной 0,045-0,065 мм (45-65 мкм) с малой амплитудой шероховатостей поверхности, имеющее пониженную склонность к образованию трещин при теплосменах, с рабочей температурой в окислительных газовых средах до 1000°С (Патент РФ №2486999, МПК B23K 20/08, C23C 26/00, опубл. 10.07.13, бюл. №19 - прототип).

Недостатком этого способа является возможность получения за один технологический цикл жаростойкого покрытия из интерметаллидов системы алюминий-никель лишь с одной стороны стальной пластины, использование в его технологической схеме дефицитного и дорогостоящего никеля, необходимость осуществления сварки взрывом металлических слоев в два этапа, что значительно увеличивает затраты на получение покрытия и ограничивает применение данного способа при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали интерметаллидных покрытий с высокой жаростойкостью, с малой амплитудой шероховатостей на поверхности каждого покрытия, с пониженной склонностью к образованию трещин при теплосменах, без использования при этом в технологической схеме дефицитного и дорогостоящего никеля, с сокращением количества операций сварки взрывом до одной, по новой технологической схеме формирования фазового состава интерметаллидных покрытий, их структуры и служебных свойств.

Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии, обеспечивающей с помощью сварки взрывом пакета из металлических пластин и последующих термических воздействий на сваренную заготовку одновременное получение с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали, интерметаллидных покрытий с высокой жаростойкостью, с малой амплитудой шероховатостей на поверхности каждого покрытия, с пониженной склонностью к образованию трещин при теплосменах, без использования при этом в технологической схеме дефицитного и дорогостоящего никеля, с сокращением количества операций сварки взрывом до одной, по новой технологической схеме формирования фазового состава интерметаллидных покрытий, их структуры и служебных свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности пластины из низкоуглеродистой стали, включающем составление пакета из металлических пластин, размещение над ним заряда взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, термическую обработку сваренной заготовки для формирования на границе раздела металлов сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки заданной толщины с последующим разделением полученной заготовки по диффузионной прослойке, составляют трехслойный пакет под сварку взрывом с симметричным размещением между двумя алюминиевыми пластинами толщиной 1,5-2 мм пластины из низкоуглеродистой стали толщиной не менее 3 мм, располагают с двух сторон пакета на поверхностях алюминиевых пластин одинаковые заряды взрывчатого вещества и осуществляют его сварку взрывом с одновременным инициированием в зарядах взрывчатого вещества процесса детонации, при этом скорость детонации в каждом заряде взрывчатого вещества равна 2000-2700 м/с, высоту зарядов взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между соединяемыми металлами выбирают из условия получения скорости соударения алюминиевых пластин с пластиной из низкоуглеродистой стали в пределах 370-490 м/с, термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между алюминиевыми слоями и слоем из низкоуглеродистой стали проводят при температуре 660-665°С в течение 0,7-1 ч, охлаждают с печью до температуры 640-650°С, выдерживают при этой температуре 2-3 ч с последующим охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам с образованием при этом на поверхности слоя из низкоуглеродистой стали сплошных жаростойких покрытий.

Новый способ получения покрытия имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по количеству жаростойких покрытий на стальных слоях, получаемых за один технологический цикл, так и по фазовому составу и по совокупности технологических приемов и режимов при его получении. Так предложено использовать для нанесения покрытий пластину из низкоуглеродистой стали, составлять пакет под сварку взрывом с симметричным размещением этой пластины между двумя алюминиевыми пластинами толщиной 1,5-2 мм, при этом ее толщину предложено выбирать не менее 3 мм. Предложено располагать с двух сторон пакета на поверхностях алюминиевых пластин одинаковые заряды взрывчатого вещества и осуществлять его сварку взрывом с одновременным инициированием в зарядах процесса детонации, при этом скорость детонации в каждом заряде взрывчатого вещества должна быть в пределах 2000-2700 м/с, высоту зарядов взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между соединяемыми металлами предложено выбирать из условия получения скорости соударения алюминиевых пластин с пластиной из низкоуглеродистой стали в пределах 370-490 м/с, что обеспечивает в пакете из металлических пластин надежную сварку алюминиевых пластин с пластиной из низкоуглеродистой стали с минимальной амплитудой волн в зонах соединения слоев, исключает нарушение сплошности металлических пластин при сварке взрывом, создает, благоприятные условия для получения при дальнейших технологических операциях жаростойких покрытий с высокими служебными свойствами за время одного технологического цикла одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали. Толщина алюминиевых пластин менее 1,5 мм является недостаточной для обеспечения стабильных сварочных зазоров между ними и пластиной из низкоуглеродистой стали, что может привести к появлению непроваров и других дефектов в зонах соединения слоев, а это, в свою очередь, может привести к снижению качества получаемой продукции. Толщина алюминиевой пластины более 2 мм является избыточной, поскольку при этом происходит чрезмерный расход алюминия в расчете на одно изделие. Алюминиевые слои в сваренной трехслойной заготовке необходимы для формирования двух жаростойких диффузионных прослоек из интерметаллидов системы алюминий-железо между алюминиевыми слоями и слоем из низкоуглеродистой стали при последующей термической обработке, а также для создания необходимого уровня внутренних термических напряжений, возникающих при охлаждении трехслойной заготовки, способствующих отделению алюминия от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам. Предложено при составлении трехслойного пакета использовать стальную пластину из низкоуглеродистой стали, что обеспечивает возможность получения в зонах соединения этой пластины с алюминиевыми пластинами диффузионных прослоек из интерметаллидов системы алюминий - железо с необходимым составом и свойствами. При толщине стальной пластины менее 3 мм возможны неконтролируемые деформации металлических слоев при сварке взрывом, приводящие к снижению качества получаемой продукции. При ее толщине, равной или большей 3 мм, ухудшения качества сварных соединений и качества получаемой продукции при соблюдении предлагаемых технологических режимов не происходит. При скорости детонации взрывчатого вещества и скоростях соударения металлических пластин при сварке взрывом выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации металлических пластин, при этом может происходить интенсивное волнообразование в зонах соединения слоев, что может привести к невозможности дальнейшего практического использования сваренных заготовок. При скорости детонации ВВ и скоростях соударения пластин в пакете ниже нижних предлагаемых пределов возможно появление непроваров в зонах соединения металлов, что приводит появлению брака получаемой продукции.

Термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между алюминиевыми слоями и слоем из низкоуглеродистой стали предложено проводить при температуре 660-665°С в течение 0,7-1 ч, охлаждать с печью до температуры 640-650°С, выдерживать в печи при этой температуре 2-3 ч с последующим охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам с образованием при этом с двух сторон стальной пластины сплошных жаростойких покрытий. Таким образом, термическую обработку предложено проводить в два этапа. На первом этапе ее проводят при температуре 660-665°С в течение 0,7-1 ч с переводом алюминиевых слоев в жидкое состояние, но, когда жидкотекучесть алюминия невелика, с последующим охлаждением с печью до температуры 640-650°С. На втором этапе заготовку выдерживают в печи при температуре 640-650°С в течение 2-3 ч с последующим охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам, то есть, когда алюминиевые слои находятся в твердом, закристаллизованном состоянии. При термической обработке первого этапа, когда алюминиевые слои находится в жидком состоянии, весьма существенно увеличивается скорость диффузионных процессов между стальным слоем и алюминиевыми слоями, что способствует получению за короткое время термической обработки на межслойных границах интерметаллидных диффузионных прослоек требуемой толщины и необходимого состава, материал которых обладает высокой жаростойкостью. При температуре и времени термической обработки первого этапа ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемых интерметаллидных диффузионных прослоек оказывается недостаточной, что снижает способность получаемых покрытий сопротивляться длительному окислительному воздействию газов при высоких температурах. Температура и время термической обработки выше верхних предлагаемых пределов являются избыточными, поскольку толщина интерметаллидных прослоек становится чрезмерной, при этом повышается вероятность хрупкого разрушения покрытий у получаемого материала при его дальнейшей эксплуатации в условиях теплосмен. Охлаждение с печью до температуры 640-650°С после термообработки первого этапа обеспечивает целостность диффузионных интерметаллидных прослоек в полученной многослойной заготовке. При термической обработке второго этапа происходит дополнительное увеличение толщины интерметаллидных диффузионных прослоек, но при этом в алюминиевых слоях возникают тонкие весьма хрупкие прослойки из интерметаллида FeAl3, способствующие в процессе охлаждения на воздухе полученной многослойной заготовки самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам, при этом самопроизвольное отделение происходит по тонким слоям из интерметаллида FeAl3, благодаря чему наружные поверхности полученных покрытий на стальной пластине имеют незначительную амплитуду шероховатости поверхности. При температуре и времени термической обработки второго этапа ниже нижних предлагаемых пределов толщина получаемых интерметаллидных диффузионных прослоек из интерметаллида FeAl3 оказывается недостаточной и при этом не происходит самопроизвольного отделения алюминиевых слоев от стальных по интерметаллидным диффузионным прослойкам в процессе охлаждения многослойной заготовки на воздухе. При температуре и времени термической обработки этого этапа выше верхних предлагаемых пределов толщина получаемых интерметаллидных диффузионных прослоек из интерметаллида FeAl3 оказывается избыточной, что приводит к получению покрытий на стальной пластине с чрезмерно большой амплитудой шероховатости поверхности.

На фиг. 1 изображена схема сварки взрывом пакета из металлических пластин (вид сбоку), на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Предлагаемый способ получения покрытий осуществляется в следующей последовательности. Очищают от окислов и загрязнений поверхности свариваемых материалов и составляют трехслойный пакет под сварку взрывом с симметричным размещением между двумя алюминиевыми пластинами 1, 2 толщиной 1,5-2 мм пластины из низкоуглеродистой стали 3, при этом толщину этой пластины выбирают не менее 3 мм. Все свариваемые пластины в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии сварочных зазоров с помощью упоров 4, 5. На поверхности каждой алюминиевой пластины 1, 2 размещают защитные прослойки из высокоэластичного материала - резины 6, 7, защищающие металлические поверхности от повреждений при детонации взрывчатого вещества. Располагают с двух сторон полученного пакета контейнеры с одинаковыми зарядами взрывчатого вещества 8, 9 со скоростью детонации 2000-2700 м/с с генераторами плоской детонационной волны 10, 11. Высоту каждого заряда взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между соединяемыми металлами выбирают с помощью компьютерных технологий из условия получения скорости соударения алюминиевых пластин с пластиной из низкоуглеродистой стали в пределах 370-490 м/с. Полученную сборку устанавливают вертикально на грунте 12. Сварку взрывом осуществляют с одновременным инициированием в зарядах взрывчатого вещества процесса детонации с помощью электродетонатора 13 и двух детонирующих шнуров 14, 15 равной длины и генераторов плоской детонационной волны 10, 11.

После сварки взрывом, например, на фрезерном станке обрезают у сваренной трехслойной заготовки боковые кромки с краевыми эффектами, закрепляют ее в специальном удерживающем устройстве, предназначенном для предотвращения стекания алюминия с поверхностей слоя из низкоуглеродистой стали при последующей термической обработке, размещают полученную сборку, например, в электропечи, после чего проводят термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между алюминиевыми слоями и стальным слоем при температуре 660-665°С в течение 0,7-1 ч, охлаждают с печью до температуры 640-650°С, выдерживают при этой температуре 2-3 ч, извлекают термически обработанную заготовку из удерживающего устройства, после чего ее охлаждают на воздухе, что приводит к самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам с образованием при этом одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали сплошных жаростойких покрытий, после чего эта пластина с нанесенными с двух ее сторон жаростойкими покрытиями, состоящими из интерметаллидов системы алюминий-железо, может быть использована по назначению, а отделенные алюминиевые слои с тонкими интерметаллидными слоями на их наружных поверхностях идут на вторичную переработку. Свойства покрытий на поверхности стальной пластины, полученных по предлагаемому способу, примерно такие же, как у изделий по прототипу: рабочая температура в окислительных газовых средах достигает 950-1000°С, малая амплитуда шероховатостей поверхности и пониженная склонность к образованию трещин при теплосменах, но, в отличие от прототипа, получение покрытий осуществляют одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали, без использования в технологической схеме дефицитного и дорогостоящего никеля, с сокращением количества операций сварки взрывом до одной.

Сущность способа поясняется примерами. Все примеры, в том числе и пример по прототипу, сведены в таблице с указанием основных технологических режимов получения покрытия, состава и толщин свариваемых материалов, а также свойств полученного продукта.

Пример 1

Берут пластину из низкоуглеродистой стали Ст3сп, а также две алюминиевые пластины из алюминия АД1, очищают их от окислов и загрязнений и составляют пакет под сварку взрывом с симметричным размещением между двумя алюминиевыми пластинами, толщиной каждой из них δAl=1,5 мм, пластины из низкоуглеродистой стали толщиной δн.у=3 мм. Длина всех пластин в пакете равна 400 мм, ширина - 300 мм. Все свариваемые пластины в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии сварочных зазоров с помощью упоров, например, из алюминия. На поверхности каждой алюминиевой пластины размещают защитные прослойки из высокоэластичного материала - резины толщиной 2 мм, защищающие металлические поверхности от повреждений при детонации взрывчатого вещества. При сборке пакета предварительно, с помощью компьютерной технологии определяют величину необходимых сварочных зазоров между пластиной из низкоуглеродистой стали и алюминиевыми пластинами h1 и h2.

Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=2700 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество - порошкообразный аммонит 6ЖВ. Взрывчатое вещество помещают в два контейнера, например из электрокартона, с обеспечением высоты каждого заряда взрывчатого вещества НВВ=15 мм, длиной 420 мм, шириной 320 мм, которые располагают с двух сторон полученного пакета. Для получения скорости соударения металлических слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочных зазоров равна h1=h2=0,7 мм, что обеспечивает скорость соударения каждой алюминиевой пластины пластиной из низкоуглеродистой стали V=490 м/с. Полученную сборку устанавливают вертикально на песчаном грунте. Сварку взрывом осуществляют с одновременным инициированием в зарядах взрывчатого вещества процесса детонации с помощью электродетонатора, двух детонирующих шнуров равной длины и двух вспомогательных зарядов взрывчатого вещества - генераторов плоской детонационной волны из аммонита 6ЖВ.

После сварки взрывом, например, на фрезерном станке обрезают у сваренной трехслойной заготовки боковые кромки с краевыми эффектами. После обрезки длина заготовки равна 380 мм, ширина - 280 мм. Затем закрепляют ее в специальном удерживающем устройстве, размещают полученную сборку в электропечи, после чего проводят термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между стальным слоем и алюминиевыми слоями проводят при температуре Т1=660°С в течение τ1=1 ч, затем охлаждают с печью до температуры Т2=640°С, выдерживают при этой температуре τ2=3 ч, извлекают термически обработанную заготовку из удерживающего устройства, после чего ее охлаждают на воздухе, что приводит к самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам с образованием при этом одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали Ст3сп сплошных жаростойких покрытий, состоящих из интерметаллидов системы алюминий-железо, с толщиной каждого из них δинт=0,08 мм (80 мкм), при этом толщина пластины из низкоуглеродистой стали осталась почти на прежнем уровне - около 3 мм. Рабочая температура в окислительных газовых средах полученных покрытий достигает 950-1000°С, амплитуда шероховатостей поверхности не превышает 0,01 мм (10 мкм). У полученных покрытий пониженная склонность к образованию трещин при теплосменах. В отличие от прототипа получение покрытий по предлагаемому способу осуществляют одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали без использования в технологической схеме дефицитного и дорогостоящего никеля, при этом сокращено количество операций сварки взрывом до одной.

Пример 2

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения.

Толщина каждой алюминиевой пластины δAl=1,8 мм, толщина пластины из низкоуглеродистой стали δн.у=10 мм. Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=2300 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 75% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 25% аммиачной селитры. НВВ=15 мм. Для получения скорости соударения металлических слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочных зазоров равна h1=h2=0,7 мм, что обеспечивает скорость соударения каждой алюминиевой пластины с пластиной из низкоуглеродистой стали V=430 м/с.

Термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между алюминиевым и стальными слоями проводят при температуре Т1=662°С в течение τ1=0,8 ч, затем охлаждают с печью до температуры Т2=645°С, выдерживают при этой температуре τ2=2,5 ч извлекают термически обработанную заготовку из удерживающего устройства, после чего ее охлаждают на воздухе.

Результаты те же, что в примере 1, но толщина каждого из интерметаллидных покрытий δинт=0,07 мм (70 мкм), толщина пластины из низкоуглеродистой стали - около 10 мм.

Пример 3

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения.

Толщина каждой алюминиевой пластины δAl=2 мм, толщина пластины из низкоуглеродистой стали δн.у=25 мм. Для сварки взрывом пакета выбираем взрывчатое вещество из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации DBB=2000 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 50% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 50% аммиачной селитры. НВВ=15 мм. Для получения скорости соударения металлических слоев в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда ВВ, величина сварочных зазоров равна h1=h2=0,7 мм, что обеспечивает скорость соударения каждой алюминиевой пластины с пластиной из низкоуглеродистой стали V=370 м/с.

Термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между алюминиевым и стальными слоями проводят при температуре T1=665°С в течение τ1=0,7 ч, затем охлаждают с печью до температуры Т2=650°С, выдерживают при этой температуре τ2=2 ч, извлекают термически обработанную заготовку из удерживающего устройства, после чего ее охлаждают на воздухе.

Результаты те же, что в примере 1, но толщина каждого из интерметаллидных покрытий δинт=0,06 мм (60 мкм), толщина пластины из низкоуглеродистой стали - около 25 мм.

При получении покрытия по прототипу (см. таблицу, пример 4) за один технологический цикл получают на поверхности лишь с одной стороны стальной пластины, имеющей толщину от 3 до 7 мм, сплошное жаростойкое покрытие, состоящее из наружного слоя из интерметаллидов системы алюминий-никель толщиной от 0,045 мм (45 мкм) до 0,065 мм (65 мкм) и промежуточной никелевой прослойки толщиной 0,3-0,6 мм. Как и у предлагаемого способа, рабочая температура жаростойкого покрытия в окислительных газовых средах достигает 950-1000°С, амплитуда шероховатостей поверхности покрытия не превышает 10 мкм, пониженная склонность к образованию трещин при теплосменах, но, в отличие от предлагаемого способа, при получении покрытия по прототипу используют дефицитный и дорогостоящий никель, дважды осуществляют операции сварки взрывом, что приводит к существенным затратам на получение покрытия, а это ограничивает применение данного способа при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок.

Способ получения жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности пластины из низкоуглеродистой стали, включающий составление пакета из металлических пластин, размещение заряда взрывчатого вещества и осуществление сварки взрывом, после чего проводят термическую обработку сваренной заготовки для формирования на границе раздела металлов сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки заданной толщины с последующим разделением полученной заготовки по диффузионной прослойке, отличающийся тем, что упомянутый пакет составляют с симметричным размещением между двумя алюминиевыми пластинами толщиной 1,5-2 мм пластины из низкоуглеродистой стали толщиной не менее 3 мм, при этом используют одинаковые заряды взрывчатого вещества, которые располагают с двух сторон пакета на поверхностях алюминиевых пластин, и осуществляют сварку взрывом при одновременном инициировании в упомянутых зарядах взрывчатого вещества процесса детонации со скоростью детонации в каждом из них, равной 2000-2700 м/с, а высоту зарядов взрывчатого вещества и сварочные зазоры между соединяемыми металлами выбирают из условия получения скорости соударения алюминиевых пластин с пластиной из низкоуглеродистой стали в пределах 370-490 м/с, причем термическую обработку сваренной заготовки проводят при температуре 660-665°С в течение 0,7-1 ч, затем охлаждают с печью до температуры 640-650°С и выдерживают при этой температуре 2-3 ч с последующим охлаждением на воздухе до самопроизвольного отделения алюминиевых слоев от стальной пластины по интерметаллидным диффузионным прослойкам и образования при этом на поверхности пластины из низкоуглеродистой стали с обеих ее сторон сплошного жаростойкого интерметаллидного покрытия системы алюминий - железо.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Алюминиевую пластину размещают между пластинами из низкоуглеродистой стали.

Способ может быть использован при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Между биметаллическими пластинами, состоящими из слоя легированной стали и слоя низкоуглеродистой стали, с зазором размещают алюминиевую пластину толщиной 1-1,5 мм.

Изобретение может быть использовано при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Алюминиевую пластину размещают между пластинами из низкоуглеродистой стали.

Изобретение относится к способу обработки поверхности оптического элемента, а также к обработке поверхности оптического покрытия, сформированного на поверхности оптической подложки, формированию поверхностного барьерного покрытия на гигроскопичном кристаллическом материале, к оптическому элементу и гигроскопичной подложке.

Изобретение относится к технологии создания селективных мембран, функционирующих за счет избирательной диффузии водорода сквозь тонкую пленку палладия или его сплава, и может быть использовано в устройствах глубокой очистки водорода от сопутствующих примесей, сепарации водорода из водородсодержащих примесей, например в микрореакторах.

Изобретение относится к технологии получения покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью.
Изобретение относится к управлению трением в парах трения и может найти широкое применение в различных отраслях, таких как станкостроение, транспортное машиностроение, приборостроение и других.

Изобретение относится к методам нанесения маркировок прямого нанесения (МПН) непосредственно на маркируемый предмет. Способ защиты сформированной на поверхности изделия маркировки прямого нанесения (МПН) от внешнего воздействия при эксплуатации включает нанесение на МПН защитного покрытия в виде по меньшей мере одной защитной пленки на полимерной основе, при этом в качестве материала защитной пленки используют защитную композицию, содержащую смесь органических растворителей в количестве 50-55% общей массы защитной композиции, смесь акриловых полимеров в количестве 40-45% общей массы защитной композиции, коалесцент в количестве до 2,5% общей массы композиции в виде бутилгликольацетата, менее 0,3% общей массы композиции каждого из целлюлозного загустителя, пеногасителя, биоцида, не более 20% общей массы защитной композиции добавки, обладающей защитными свойствами, в виде красителя, флуоресцентного пигмента или наполнителя, рассеивающего свет в виде мелкодисперсных фракций мела, окиси титана или сульфата бария.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к формированию шероховатого защитного покрытия обсадных труб. Способ включает гидродинамическую, термическую и механическую очистку поверхности трубы, после чего на очищенную поверхность трубы наносят слой праймера и сушат его при комнатной температуре с последующим контролем толщины нанесенного слоя, а затем нагревают трубу до температуры нанесения полимерного защитного покрытия и путем распыления на слой праймера наносят полимерное защитное покрытия.

Изобретение относится к улучшенному составу суспензии, которая может использоваться для получения улучшенного теплового барьерного покрытия, а также к пористому теплобарьерному защитному от воздействия внешней среды покрытию, способу получения упомянутой водной суспензии и способу нанесения данной суспензии на подложку.

Изобретение может быть использовано при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Алюминиевую пластину размещают между пластинами из низкоуглеродистой стали.

Способ может быть использован при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Между биметаллическими пластинами, состоящими из слоя легированной стали и слоя низкоуглеродистой стали, с зазором размещают алюминиевую пластину толщиной 1-1,5 мм.

Изобретение может быть использовано при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. Алюминиевую пластину размещают между пластинами из низкоуглеродистой стали.

Изобретение относится к технологии получения покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью.

Изобретение может быть использовано при изготовлении токоподводящих рельсов для метрополитена. Изготавливают множество рельсовых несущих профилей из алюминия или его сплава с соответствующими лицевыми поверхностями их головок.

Изобретение может быть использовано при изготовлении взрывом изделий цилиндрической формы с внутренней полостью, например теплозащитных экранов, деталей термического, химического оборудования.

Изобретение может быть использовано для изготовления взрывом изделий цилиндрической формы с внутренней полостью, например деталей термического, химического оборудования.

Изобретение может быть использовано для изготовления изделий цилиндрической формы с внутренней полостью с помощью энергии взрыва. Внутри биметаллического полостеобразующего элемента в виде трубы с наружным слоем из никеля и внутренним слоем из алюминия размещают соосно центральный полостеобразующий элемент из стекла.
Изобретение может быть использовано при производстве многослойных плакированных листов и плит горячей прокаткой с различными вариантами основного и плакирующего слоя (слоев), в частности, для изготовления листов с высокой коррозионной стойкостью рабочих поверхностей.

Изобретение относится к нанесению покрытия из антифрикционного твердого сплава на металлическую подложку. На поверхность металлической подложки размещают порошковый материал, состоящий из слоев титанового порошка и смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас.

Изобретение может быть использовано для получения жаростойких покрытий при изготовлении деталей энергетических и химических установок. Составляют пакет с симметричным размещением между двумя алюминиевыми пластинами толщиной 1,5-2 мм пластины из низкоуглеродистой стали толщиной не менее 3 мм. Располагают с двух сторон пакета одинаковые заряды взрывчатого вещества и осуществляют одновременную сварку взрывом. Проводят термическую обработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между алюминиевыми слоями и слоем из низкоуглеродистой стали с последующим охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному отделению алюминиевых слоев от стального слоя по интерметаллидным диффузионным прослойкам с образованием сплошных покрытий из интерметаллидов системы алюминий-железо. Жаростойкие покрытия с высокими служебными свойствами получают одновременно с двух сторон пластины из низкоуглеродистой стали за одну операцию сварки взрывом. 2 ил., 1 табл., 3 пр.

Наверх