Склад шихти для отримання зносостійкого наплавочного матеріалу

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к порошковому композиционному материалу, используемому для получения наплавочных слоев на поверхности породоразрушающего инстр умента и может быть использовано при наплавке деталей нефтепромышленного оборудования одним из известных способов [2 - 12]. Известна шихта для наплавки (Авт. св. СССР №360186, 1972), содержащая карбид бора, диборид титана и никель, %: TiB2 0,5 - 20 Ni До 10 B4C Остальное Однако при наплавке этого сплава способом [1] СВС-процесса из-за малого времени (~10сек), образуется неоднородный по составу материал, что приводит (при эксплуатации инструмента) к снижению износостойкости упрочненной поверхности, а также тепловой хрупкости. Наплавленный этим составом шихты слой имеет недостаточную высокую стойкость в условия х абразивного износа. Кроме того термоциклическое воздействие в процессе наплавки приводит к выкрашиаанию и растрескиванию карбидов, что нежелательно, т.к. зерна B4C являются основными составляющими, препятствующими абразивному износу. Задачей изобретения является повышение качества наплавленного слоя преимущественно в условиях абразивного износа, динамических нагрузок и термоциклического воздействия. Для достижения поставленной задачи предполагаемая шихта в качестве связки кроме никеля содержит молибден дисперсно-упрочненный оксидом лантана, а вместо диборида титана металлический титан при следующем соотношении компонентов, %: Ti 12 - 32 Mo 6-8 Ni 12 - 25 C 0,5 - 1 La2O3 0,15 - 0,2 B4C Остальное Замена диборида титана титаном обусловлена тем, что в условиях наплавки титан в присутствии B 4C будет с ним взаимодействовать и образовывать диборид титана, поэтому технологические свойства наплавки в худшую сторону не изменятся. Наличие титана улучшает технологические свойства и уменьшает склонность к трещинообразованию. Молибден вводится в ши хту для получения Ti-Ni-Mo связки, при этом, соотношение Ti(Ni) : Mo = 2 : 1. Молибден создает благоприятную структурн ую ориентацию наплавленного слоя и дает возможность работать при ударных нагрузках. Меньшее содержание молибдена, никеля и титана в ши хте снижает сопротивляемость наплавленного слоя действию циклических ударных нагрузок. Введение связки более 70% приводит к существенному снижению прочности, вследствие ее плохой спекаемости. Карбид бора ТУ 2 - 036 - 705 - 77 содержит свободный углерод в количестве 0,5 - 1%. Для предотвращения тепловой хрупкости (трещинообразованию) вводится La2O3 совместно с Mo в количестве 0,15 - 0,2%, который стабилизирует стр уктуру связки. La2O3 вводится в Mo или Ni из спиртового раствора щавелевокислого лантана и обволакивает металлическую связку. Введение La2O3 менее 0,15 - 0,2% не изменяет свойства материала связки. Увеличение содержания La2O3 более 0,2% приводит к дальнейшему повышению износостойкости наплавленного слоя, однако при этом происходит нежелательное снижение ударостойкости. Технология изготовления наплавочных слоев из композиционного материала заключается в изостатическом прессовании заготовок из предлагаемой смеси порошков и их последующем спекании в вакууме или аргоне в две стадии при 1000°C в течение 2 часов и затем при 1900°C в течение 1 часа в засыпке из спека борного ангидрида (или бора) с сажей в соотношении (1 : 1). Полученную заготовку (стержень) наплавляют на стальную оболочку 08 Кп любым известным методом [3, 4]. Полученную наплавку испытывают на машине трения Х4-Б или АПГИ на абразивную износостойкость в условиях трения с жидкостью рабочей среды. Износ определяется по уменьшению массы или длины образца. Чистота исходных порошков представлена в табл.1. Пример 1. Порошки титана, молибдена (с размером частиц 40 - 50мкм), углерода свободного в виде сажи ламповой (размером ~10мкм), никеля, дисперсно-упрочненного La2O3 (размер частиц Ni - 0,3мкм, La2O3 - 0,03мкм) и карбида бора (размером 50 - 250мкм), смешивают 4 - 12 часов в зависимости от объема шихты. Пример 2. Порошки титана, никеля (с размером частиц 40 - 50мкм), углерода (размер частиц 10мкм), молибдена дисперсноупрочненного La2O3 (размер частиц Mo - 0,5мкм и La2O3 - 0,03мкм) и карбида бора (размером 50 250мкм) смешивают 4 - 12 часов в зависимости от массы и объема шихты. Состав предлагаемой шихты и свойства наплавленных слоев приведены в табл.2. При испытаниях в качестве образца сравнения был взят сплав ВК20-К. Как видно из таблицы свойств модельных объектов поставленная цель достигается благодаря введению La2O3 в связку ши хты в виде Mo × La2O3 или Ni × La2O3 и стабилизации структуры. Данная шихта композиционного материала может быть применена для наплавки или армирования породоразрушающего инструмента.