Введение 3
1 Виды и классификация интерметаллидных покрытий 5
1.1 Свойства интерметаллидных соединений 5
1.1.1 Основные известные сплавы на основе интерметаллидов 5
1.1.2 Виды и характеристики интерметаллидов 7
1.1.3 Интерметаллидные алюминидные соединения титана 14
1.2.4 Сферы применения материалов на основе интерметаллидов 23
1.3 Основные способы формирования покрытий 25
1.3.1 Свойства и сущность покрытий 25
1.3.2 Адгезия покрытия 26
2 Существующие способы формирования покрытий 28
2.1. Способы формирования покрытий 28
2.1.1 Классификация способов формирования покрытий 28
2.2 Технологии наплавки 29
2.2.1 Виды и технологии наплавки 29
2.2.2 Преимущества и недостатки технологий наплавки 30
2.2.3 Применяемость процесса наплавки 31
2.2.4 Применяемые наплавочные материалы 32
3 Методика проведения исследований наплавки алюминидных покрытий 36
3.1 Методика проведения исследования процессов наплавки
интерметаллидных покрытий 36
3.2 Методика проведения исследований химического состава
наплавленных сплавов 40
3.3 Методика исследования механических испытаний 42
3.3.1 Методика исследования измерения механических свойств
наплавленных интерметаллидных покрытий 42
3.3.2 Методика проведения исследований эксплуатационных
характеристик покрытий 43
4 Результаты проведенных исследований наплавки 46
4.1 Результаты проведенных исследований наплавки интерметаллидных
алюминидов титана присадочной проволокой марки А5 46
4.2 Результаты исследований наплавки интерметаллидных соединений
алюминиево-кремниевой присадочной проволокой на поверхность титана 55
4.3 Результаты исследований сплавов на основе Ti-Al-Si 63
Заключение 75
Список использованных источников 77
Приложение 81
Алюминидные интерметаллидные сплавы системы алюминий - титан в настоящее время находят широкое применение в промышленности, данная тенденция возникла благодаря техническому прогрессу, прорыву технологий на новый уровень которые в свою очередь позволили широко изучить комплекс уникальных физико-механических и эксплуатационных свойств алюминидных соединений разных материалов. Интерметаллиды титана имеют высокие показатели жаростойкости и жаропрочности, чем существующие в промышленности титановые сплавы, плотность данных материалов в 2,5 раза ниже плотности аналогичных жаропрочных сплавов системы никель-алюминий. Наиболее перспективными материалы являются интерметаллидные сплавы Ti3Al и TiAl [1].
Низкая плотность и высокие прочностные характеристики интерметаллидных сплавов системы титан-алюминий превышают аналогичные существующие конструкционные жаропрочные материалы на основе никеля, титана и железа по параметрам жаропрочности в диапазоне температур до 850 °С и удельным значениям модулей упругости [1].
Свойства интерметаллидного соединения Ti3Al такие как механические, изменяются в широких пределах: ов = 220...6О0 МПа, 5 = 0...0,5%. Модуль упругости составляет: Е -140 ГПа; G -52,5 ГПа. Плотность данного материала равна 4,20 г/см3 [1].
Алюминидам титана, как и большинству интерметаллидов характерно охрупчивание, в широком диапазоне температур, что снижает область их практического применения в машиностроении, как конструкционных материалов [1].
Анализируя приведенные данные можно предположить, что данные интерметаллидные соединения возможно применить для формирования поверхностных слоев на других конструкционных материалах, что позволит эксплуатационные характеристики применяемых промышленности материалов.
Поверхностные слои титана было предложено сформировывать дуговым способом в среде аргона, неплавящимся электродом. В качестве присадочного материала применили алюминиевые сварочные проволоки.
Таким образом, целью магистерской диссертации является: расширение области применения интерметаллидных алюминидных сплавов системы алюминий - титан путём исследования процессов наплавки неплавящимся электродов в среде аргона алюминиево - кремниевыми присадочными проволоками.
1. При формировании интерметаллидных соединений системы титан - алюминий возможно управлять химическим составом, воздействуя на режимы наплавки алюминиевой присадочной проволоки на поверхность титана.
2. Результаты визуально-измерительно контроля наплавленных алюминидных интерметаллидных покрытий позволяют сделать заключение о верно выбранных режимах наплавки данных покрытий с формированием стабильного по всем геометрическим параметрам валика. Варьируя режимами наплавки возможно получение заданных геометрических параметров покрытий по приведенным уравнениям регрессии.
3. Свойства алюминидов титана такие как механические и эксплуатационные определяются содержанием алюминия. Максимальные значения твердости и износостойкости зафиксированы в покрытиях с содержанием алюминия 20-30%.
4. Проведенные исследования жаростойкости алюминидных покрытий показали, что увеличение содержания алюминия в покрытии увеличивает жаростойкость. При замере контрольного образца из чистого титана потеря массы составила 21,5%. При содержании алюминия 20% потеря массы не превышала 11,9%, с содержанием 35% алюминия потеря массы составляет не более 0,8% а при содержании алюминия в покрытии 40% наблюдалось увеличение массы.
5. Механические свойства алюминидов титана были повышены путем легирования алюминидов кремнием. Присадочными материалами принимали сварочные проволоки марок СвАК5 и СвАК12. Замеры твердость наплавленных покрытий, легированных кремнием достигает 57 HRC, что превосходит твердость алюминидов титана сформированных присадочной проволокой СвА5 и не превышает 38 HRC.
6. Значения относительной износостойкости варьируются в пределах от 1 до 10. Наибольшее значение зафиксировано при содержании алюминия в покрытии от 15 до 20%, при режиме скорости подачи присадочной проволоки 2 м/мин. Увеличение алюминия в покрытии приводит к снижению эксплуатационных свойств, снижается трещиноустойчивость наплавленного покрытия, вследствие чего образуются холодных трещины, а в дальнейшем происходит разрушение покрытий при абразивном износе, что уменьшает показатель относительной износостойкости алюминидов титана.
Значения износостойкости полученных покрытий, легированных кремнием повысились в 3 раза по отношению к покрытиям наплавленных на основе чистого алюминия.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
