Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ХРОМ-КОБАЛЬТ-ИТТРИЕВЫЙ АЛЮМИНИД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ХРОМ-КОБАЛЬТ-ИТТРИЕВЫЙ АЛЮМИНИД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

ХРОМ-КОБАЛЬТ-ИТТРИЕВЫЙ АЛЮМИНИД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к новым химическим соединениям, в частности к хром-кобальт-иттриевому алюминиду состава Cr0,195 Аl0,49 Со0,137 Y0,178. Соединение используется в качестве материала для плазменных покрытий жаростойких сплавов. Способ получения химического соединения включает сплавление хрома, алюминия, кобальта и иттрия в вакууме в соотношении 0,195:0,49:0,137: 0,178 при 1550-1625oС в среде гелия при давлении 400 мм рт.ст. путем трехкратного переплава в течение 15-20 мин, охлаждение со скоростью 20-30o/с и отжиг в вакууме при 1000-1050oС в течение 22-24 ч. 2 с.п.ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2131947
Класс(ы) патента: C23C4/04, C22C21/00, C22C1/02
Номер заявки: 97110131/02
Дата подачи заявки: 16.06.1997
Дата публикации: 20.06.1999
Заявитель(и): Институт металлургии УрО РАН; Открытое акционерное общество "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Автор(ы): Зязев В.Л.; Ватолин Н.А.; Кириллов Е.А.; Акшенцев Ю.Н.; Копысов В.А.; Фармаковский Б.В.
Патентообладатель(и): Институт металлургии УрО РАН; Открытое акционерное общество "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Описание изобретения: Изобретение относится к новым химическим соединениям, в частности к хром-кобальт-иттриевому алюминиду состава Cr0,0195Co0,137V0,178Al0,49, который может быть использован в качестве материала для жаростойких плазменных покрытий сплавов, работающих при 800-1000oC в длительном режиме.
Известно жаростойкое покрытие, включающее Co, Cr, Al, Y, Ni [1].
Недостатком данного покрытия является то, что каждый химический элемент воздействует на матрицу самостоятельно (раздельно), что не обеспечивает достаточной жаростойкости покрытия.
Известен хром-никелевый алюминид состава CrAl1,19Ni0,04, используемый в качестве упрочняющего материала при плазменно-лазерном легировании хромсодержащих сталей [2].
Недостатком данного хромникелевого алюминида является то, что окисляемость при высоких температурах в серосодержащих газах более высокая, что не обеспечивает повышенную жаростойкость покрытия.
Известен способ получения химического соединения, включающий сплавление хрома, алюминия в вакууме, выдержку, охлаждение и отжиг в вакууме [2].
Данным способом невозможно получить жаростойкий материал для покрытия.
Задача, решаемая изобретением, состоит в получении нового химического соединения - хром-кобальт-иттриевого алюминида состава Cr0,195Al0,49Co0,137Y0,178, обладающего высокой жаростойкостью, позволяющей использовать его в качестве материала для плазменного легирования жаростойких сплавов на никелевой основе, работающих при высоких температурах в длительном режиме.
В известном способе получения химического соединения, включающем сплавление хрома и алюминия в вакууме, выдержку, охлаждение и гомогенизирующий отжиг в вакууме, согласно изобретению в соединение дополнительно вводят кобальт и иттрий, сплавляют элементы хром, алюминий, кобальт и иттрий в соотношении 0,195 : 0,49 : 0,137 : 0,178 при 1550-1625oC в атмосфере гелия при давлении 400 мм рт. ст. путем трехкратного переплава в течение 15-20 мин, охлаждают со скоростью 20-30o/c, а отжиг проводят в вакууме при 1000-1050oC в течение 22-24 ч.
Исходные материалы чистотой не менее 99,9-99,95% помещают в электродуговую вакуумную печь с медной подиной и сплавляют при 1550-1625oC в атмосфере чистого гелия при давлении ≈ 400 мм рт.ст. путем трехкратного переплава в течение 15-20 мин и охлаждением со скоростью 20-30o/с. Затем проводят гомогенизирующий вакуумный отжиг материала при 1000-1050oC в течение 22-24 ч. В результате такой обработки получают хрупкий, плотный, блестящий материал, имеющий микротвердость, измеренную на приборе ПМТ-3, равную 620±15 кгс·мм-2. Согласно результатам элементного и рентгенографического анализов, проведенных на установках "Goal" и "ДРОН-3" хром-кобальт-иттриевый алюминид состава Cr0,195Al0,49Co0,137Y 0,178 имеет тетрагональную кристаллическую решетку с параметрами A = 8,909197±0,000434A, B = 8,909197±0,000437 A, C = 5,097287±0,000364 A, рассчитанные по программе автоматического индицирования TREOR-4, с определением критерия качества Смита и Снайдера.
Полученный хром-кобальт-иттриевый алюминид измельчали с классификацией по крупности от +45 до -100 мкм для плазменного напыления на образцы монокристаллов никелевого сплава ЖС-32, имеющего состав: C - 0,15, Cr - 4,0, Co - 9,9, W - 8,4, Mo - 0,5, Al - 5,5, Nb - 1,2, Ta - 4,7, Re - 3,3, Ni - ост. Плазменное нанесение порошка хром-кобальт-иттриевого алюминида на монокристаллический образец включает следующие операции: дробеструйную обработку рабочей поверхности металла, ее обезжиривание, нагрев до 100-150oC и нанесение покрытия толщиной 80-100 мкм за 1-2 прохода плазмотрона. Затем для уплотнения плазменного покрытия образцы подвергались бомбардировке стеклянными микросферами диаметром 50-100 мкм. Окончательные операции - вакуумный отжиг при 900oC в течение 3-4 ч и вторичный отжиг при температуре 1050-110oC в течение 20-24 ч в атмосфере гелия или аргона. В результате поверхность образца получалась двухслойной, состоящей из собственно покрытия и диффузионного слоя элементов покрытия в матричный металл. Это обеспечивало высокую работу адгезии покрытия к матрице и легирование элементами покрытия верхних слоев матричного металла глубиной до 500-1000 мкм. Благодаря такой технологии покрытия с двухстадийным отжигом и обработке микросферами поверхности образцов, проведенные затем длительные испытания их в воздушной среде при температуре 1000oC на жаростойкость показали высокую коррозионную стойкость, что видно в приведенной таблице.
Как следует из приведенных в таблице данных новое химическое соединение (хром-кобальт-иттриевый алюминид Cr0,195Al0,49Co0,137Y0,178) позволяет увеличить коррозионную стойкость монокристаллических образцов сплава ЖС-32 с 400 ч до 1100 ч при температуре 1000oC, т.е. 2,75 раза. Более того, чистый монокристаллический образец (ЖС-32 моно) после выдержки 1600 ч растрескался и стал интенсивно окисляться, а образец с покрытием, несмотря на значительную убыль веса, не потерял свою исходную геометрию и не имел никаких дефектов до конца испытаний, т.е. до 2200 ч выдержки при 1000oC. Одновременно было показано, что наилучший коррозионной стойкостью обладают образцы, покрытые только новым алюминидом (обр. М38-100), по сравнению с образцом (М38-70), имеющим 30% Ni3Al.
Формула изобретения: 1. Хром-кобальт-иттриевый алюминид состава Cr0,195Al0,49Co0,137Y0,178 в качестве материала для плазменных жаростойких сплавов.
2. Способ получения химического соединения, включающий сплавление хрома и алюминия в вакууме, выдержку, охлаждение и гомогенизирующий отжиг в вакууме, отличающийся тем, что в соединение дополнительно вводят кобальт и иттрий, сплавляют элементы хром, алюминий, кобальт и иттрий в соотношении 0,195 : 0,49 : 0,137 : 0,178 при 1550 - 1625oC в среде гелия при давлении 400 мм рт.ст. путем трехкратного переплава в течение 15 - 20 мин, охлаждают со скоростью 20 - 30o/с, а отжиг проводят в вакууме при 1000 - 1050oC в течение 22 - 24 ч.