Спосіб одержання квазікристалічних порошкових покрить на основі al-fe-cu

Спосіб одержання квазікристалічних порошкових покрить на основі Al-Fe-Cu, що включає одержання поліквазікристалічної порошкової суміші на основі Al-Fe-Cu, яка містить квазікристалічну іфазу та кубічну β-фазу та її просіювання, який відрізняється тим, що порошкову суміш на основі Al-Fe-Cu піддають термообробці при температурі 873-903 К протягом 1,5-2 годин до утворення і- та β-фаз, після чого вказану порошкову суміш піддають газоплазмовому напиленню при температурі 1700-2000 К на відстані від зразка 160-200 мм. (19) (21) 20031212675 (22) 29.12.2003 (24) 17.04.2006 (46) 17.04.2006, Бюл. № 4, 2006 р. (72) Майборода Володимир Петрович, Буженець Олена Іванівна, Школьний Валентин Кирилович, Олікер Валерій Юхимович, Терентьєв Олександр Євгенович, Фролов Генадій Олександрович, Костенко Олексій Дмитрович (73) ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМ.І.М.ФРАНЦЕВИЧА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) US 5204191, A, 20.04.93 3 70144 4 просіювання, який відрізняється тим, що порошкофракцій 0.010-0.020мм) та А1 (розмір фракцій ву суміш на основі Al-Fe-Cu піддають 0.015-0.035мм) у вагових співвідношеннях термообробці при температурі 873-903 К протягом відповідно: 21.5; 33.5 і 45 (об.%), в кількості 210г. 1,5-2 годин, до утворення і- та β-фаз, після чого Змішування здійснюють в банковому змішувачі 2 відбувається синтезування покриття в процесі гагодини. Заготовляють наважки по 15г та зоплазмового напилення зазначеної порошкової здійснюють холодне пресування зразків в суміші при режимах, які забезпечують температуру пресформі, діаметром 16мм, висотою 18мм. 1700-2000 К на відстані від зразка 160-200 мм. Пористість зразків порошкової суміші на основі AlУ запропонованому винаході ікосаедрична іFe-Cu складає 25%. Зразки встановлюють на фаза (Аl63Си25Fе12), утворюється в заданій керамічну підкладку на дні контейнера та обклакількості в пресованій вихідній порошковій суміші дають по периферії алундовими пластинами, прина основі Al-Fe-Cu дифузійним механізмом між кривають кришкою. В кругову канавку посипають компонентами суміші при температурі 873-903К. В плавку склосуміш. Після цього контейнер встановзоні контакту Al-Cu при зазначеній температурі люють в піч опору при температурі 903К та витриутворюється евтектика (821 К), яка обумовлює мують 1.5 години після прогрівання контейнера. контакт з компонентом Fe та призводить до утвоПісля термообробки контейнер виймають з печі, рення і-фази, при витримці 1,5-2 години. Найбільш охолоджують в поточному повітрі, розбивають позитивний ефект досягається при застосуванні плавкий затвор та виймають з контейнера зразки. вихідних металевих порошків Аl, Си та Fe дрібних Термооброблена таким чином пресована порошфракцій від 0,010 до 0,035мм. Температура теркова суміш на основі Al-Fe-Cu має крихку структумообробки, при якій утворюється і-фаза становить ру, тому операція розмолу уникається, для руйну873-903К При підвищенні температури термообвання достатньо їх протерти на ситі. Потім робки до 1123-1223К доля і-фази зменшується до отриману поліквазікристалічну порошкову суміш 10-20 %, і збільшується доля кубічної β-фази до на основі Al-Fe-Cu просіюють на фракції. Для кон80-90%. Це співвідношення (і-фази та β-фази) тролю якості беруть порошок середньої фракції і практично не змінюється після повторного низьковиготовляють зразок для рентгенофазового температурного відпалу (973-1023К). аналізу. Фазовий склад одержаного порошку Утворення і-фази супроводжується різким містить і-фазу (20%), β-фазу (65% ) та залишки Аl, зниженням адгезії між спресованими частинками Си та Fe. Газоплазмове напилення покриття пропорошків, тому термооброблена пресована водять при режимах: напруга дуги-U-75V; струм поліквазікристалічна порошкова суміш на основі дуги-І-550А; плазмоутворюючий газ Аг+ Н2, а Al-Fe-Cu має крихку будову, що полегшує відстань між форсункою та зразком складає подальші технологічні операції розтирання, 180мм. Покриття має товщину 0,2мм і складається просіву, уникаючи додаткової операції розмолу. з і-фази (70%) об'ємних та β-фази (30%) та має Утворення і-фази в порошковій суміші на твердість Hv =8.2ГПа. основі Al-Fe-Cu при 873-903 К та збільшення, в Приклад 2 процесі термообробки, об'єму зразків прессованої Готують вихідну порошкову суміш так, як в порошковій суміші і їх руйнування є новим ефекприкладі 1, але зразки пресують на висоту 16мм. том, який складає основу запропонованого спосоПористість зразка складає 8%, далі процес провобу отримання квазікристалічних порошкових подять так, як і в прикладі 1. Отримана за цим прикрить на основі Al-Fe-Cu. кладом поліквазікристалічна порошкова суміш Термообробку проводять у вакуумі при залишскладається з і-фази (25%), β-фази (60%) та ковому тиску 4-10-2 Па та в середовищі водню, в залишків Аl, Cu, Fe. Параметр невизначеності при контейнерах з плавким затвором. Останній метод рентгенофазовому аналізі складає 5%. найменш затратний і не вимагає спец обладнання. Приклад 3 Нанесення покриття здійснюють методом гаГотують вихідну порошкову суміш так, як в зоплазмового напилення при режимах: напруга прикладі 1, але температура термообробки станодуги -U-65-75V; струм дуги-І-500-550 А; газова вить, 973К. Отриманий продукт складається з ісуміш Аг+Н2, які забезпечують температуру 1700фази (10%), β-фази (70%) та залишків Cu, Fe, Al. 2000 К в поліквазікристалічній порошковій суміші Приклад 4 на основі Al-Fe-Cu на відстані від зразка 160-200 Готують вихідну порошкову суміш так, як в мм для синтезування і-фази. Збільшення і-фази до прикладі 1, але температура термообробки стано60-70% (по об'єму) в покритті при напиленні вить 873К. Отримана поліквазікристаліча порошполіквазікристалічної порошкової суміші на основі кова суміш складається з кубічної β-фази (50%) та Al-Fe-Cu, яка складається в основному із β-фази, і-фази з (20 %), з інтерметалідної фази Al-Cu відбувається при наявності в ній зародків і-фази, залишків Аl, Си та Fe. при зазначених температурах нанесення покриття. Приклад 5 Температура нагріву мікрокрапель та Готують вихідну порошкову суміш так, як в перемішування компонентів в краплях при їх прикладі 1, але температура термообробки станорозплющуванні в місці покриття приводить до вить 1073К. Отриманий продукт складається в інтенсивного перетворювання кубічної β-фази в основному з β-фази та незначної кількості (~5%) іікосаедричну і-фазу. Твердість покриття становить фази. Hv =8.2ГПа. Приклад 6 Приклад 1 Приготування вихідної порошкової суміші та Готують вихідну порошкову суміш з порошків газоплазмове покриття проводять так, як в Fe (розмір фракцій 0.015-0.025мм), Си (розмір прикладі 1, але температура термообробки стано 5 70144 6 вить 1173К. Отриманий продукт складається в з Приклад 15 кубічної β-фази, а після нанесення покриття з іГазоплазмове напилення покриття ведуть так, фази (15%) та β- фази, твердість покриття станояк в прикладі 1, але режими дуги становлять: Uвить Ην =3.4ГПа. 65V; І-500А. Покриття складається з і-фази (50%) Приклад 7 та β-фази (45%). Твердість покриття становить Hv Готують вихідну порошкову суміш так, як в =5.36ГПа. прикладі 1, але термообробку проводять в Приклад 16 вакуумній печі при залишковому тиску в процесі Газоплазмове напилення покриття ведуть так, нагрівання та витримці < 4-10-2 Па. як в прикладі 1, але режими дуги становлять: UПоліквазікристалічна порошкова суміш 55V; І-450А. Покриття складається з і-фази (35%) складається з і-фази (20%) та β- фази. та β-фази (65%). Твердість покриття становить Ην Приклад 8 =4.73ГПа. Готують вихідну порошкову суміш так, як в З прикладів виходить, що оптимальною темприкладі 1, але зразок пресують на висоту 20 мм. пературою термообробки є інтервал 873-903К, а Пористість зразка складає 35%, далі процес пропри підвищенні температури до 973К і вище (приводять як в прикладі 1, але пресовану порошкову клади 3, 5) в поліквазікристалічній порошковій суміш при термообробці витримують 2 години. суміші переважає кубічна β-фаза. Зменшення Отримана поліквазікристалічна порошкова суміш кількості і-фази приводить до зниження складається з і-фази (15%) та β-фази (50%) та мікротвердості покриття. Погіршення покриття при значних залишків компонентів Аl, Cu, Fe до 35 %. зменшенні відстані до зразка (120мм) пов'язане з Приклад 9 недостатнім часом для синтезу і-фази, а Готують вихідну порошкову суміш так, як в збільшення відстані до 200мм призводить до охоприкладі 1, але термообробку проводять в лодження струму матеріалу, який напилюється, середовищі водню. Поліквазікристалічна порошкощо також погіршує покриття. Використання дрібних ва суміш складається з і-фази (25%) та β-фази. фракцій порошків Аl, Си та Fe при термообробці Приклад 10 при 873-903К приводить вихідну порошкову суміш Готують вихідну порошкову суміш так, як в практично до двофазного стану (і-фази і β-фази). прикладі 1, але використовують порошки з Остання, як відомо, при додатковому нагріві перерозмірами фракцій Fe (розмір фракцій 0.02ходить в і-фазу, чого не можна сказати про 0.035мм), Си (розмір фракцій 0.02-0.035мм) та А1 нерозчинені залишкові об'єми вихідних елементів. (розмір фракцій 0.02-0.03 5мм). Отримана Для їх повного змішування та перерозподілу поліквазікристалічна порошкова суміш на 60% компонентів супутніх фаз, необхідно фактично складається з і-фази та β—фази в рівних долях повне переплавлення, яке здійснюється при (30%). температурі 1700-2000 К. Ефективна температура Приклад 11 потоку порошкової суміші знаходилась експериГотують вихідну порошкову суміш так, як в ментально при співпаданні фазового складу прикладі 1, але використовують порошки з зразків, одержаних за прикладами способу та морозмірами фракцій Fe (розмір фракцій 0.045дельних зразків. Для цього модельні зразки напи0.067мм), Си (розмір фракцій 0.045-0.067мм) та Аl лювались на такі листові метали як мідь, нікель, (розмір фракцій 0.045-0.067мм). Отримана хром, молібден та інші, які мають різні температуполіквазікристалічна порошкова суміш на 60% ри плавлення. Напилення проводилось при режискладається з і-фази та β-фази на 20% та з мах, які не призводять до змін початкового фазовихідних компонентів Аl, Cu, Fe. вого складу порошкової суміші, яка складалась з іПриклад 12 фази (20-30%) та β-фази (60-70%). В зразки зачеГазоплазмове напилення покриття ведуть так, канювались термопари і за 5-12 сек. їх нагрівали як в прикладі 1, але відстань до зразка складає висококонцентрованим сонячним 120мм. Покриття складається з і-фази (25%) та βвипромінюванням до температури від 1400К до фази (65%). Твердість покриття становить Hv 2100К. Показники термометрії додатково контро=4.2ГПа. лювались точками плавлення відповідних металів. Приклад 13 Зміна фазового складу модельних зразків Газоплазмове напилення покриття ведуть так, найбільш ефективно відбувалась при температуяк в прикладі 1, але відстань до зразка складає рах 1700-2000К. При співпаданні фазового складу 160мм. Покриття складається з і-фази (60%) та βмодельних зразків та зразків, одержаних за данифази (35%). Твердість покриття становить Hv ми прикладами і знаходилась ефективна темпера=7.62ГПа. тура поліквазікристалічної порошкової суміші в Приклад 14 газоплазмовому струмі при нанесенні покрить. Газоплазмове напилення покриття ведуть так, Промислове використання може як в прикладі 1, але відстань до зразка складає здійснюватись для отримання теплостійкого 200мм. Покриття складається з і-фази (60%) та βантикорозійного та антифрикційного покриття дефази (35%). Твердість покриття становить Hv талей з алюмінію, міді, заліза та різних металевих =7.62ГПа. сплавів в нагрівачах, двигунах та інше. 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 70144 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601