Композиційний зносостійкий матеріал на основі fеal2-tі-sі для поверхневого зміцнення деталей

Реферат: Композиційний зносостійкий матеріал на основі FeAl2-Ti-Si для поверхневого зміцнення деталей містить алюмінід заліза, титан та кремній. UA 84832 U (12) UA 84832 U UA 84832 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі порошкової металургії, а саме високоміцних зносостійких антифрикційних композиційних матеріалів. Матеріал, що заявляється може бути використаний в машинобудуванні для виготовлення деталей машин та пристроїв, а також покриттів, що працюють в умовах підвищеного зносу та агресивних середовищах. Відомі засоби підвищення зносостійкості покриттів. Існує зносостійкий композиційний матеріал на основі заліза (А.А. Митяєв, И.П. Волчок. К вопросу силикокарбидной фаз в износостойких сплавах / Металловедение и термическая обработка металлов. – 2001, № 10, - с. 24-27), що містить такі компоненти (мас. %): хром (10,013,0) %; вуглець (1,8-2,4) %; кремній (3,5-4,9) %; бор (1,8-2,4) %; залізо - решта. Цей матеріал має високу твердість (68-70 HRC), відносну зносостійкість (2,11-2,83). Відомий порошок для газотермічного напилення зносостійких покриттів на основі нержавіючої сталі, легованої компонентами (мас. %): алюміній (8,0-10,0) %; бор (5,5-6,5) %. (І.Г. Носовський, В.В. Щепетов, В.Х. Кадиров Особенности строения и механизмы изнашивания детонационных покрытий из безвольфрамовых композиционных порошков./ Порошковая металургия. - 1987. № 3, - с. 91-95). Недоліком цього покриття є те, що при значній твердості йому притаманні низька адгезійна міцність та крихкість при підвищених температурах. Як прототип вибраний зносостійкий матеріал з наступним вмістом компонентів: Со (50-60) %; Сr (10-15) %; Ni (15-18) %; Аl (5-12)%; Y (5-8) %. (Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.П., Ардатовская E.H. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник./ Под ред. Трефилова В.И./-К.: Наукова думка. - 1987. с. 290). Матеріал отриманий механічним легуванням. Даний матеріал має високі механічні властивості: твердість матеріалу становить 11,0-13,0 ГПа, максимальна температура експлуатації 880-900 °C, зносостійкість 3,5 мкм/км. В умовах ринкових відносин необхідно звернути увагу на наявність на території України необхідної сировини та її сучасну вартість. Тому, не доцільно використовувати даний матеріал, так як він містить дорогі компоненти - кобальт, нікель, ітрій. Основною метою корисної моделі, є створення порошкового матеріалу для газотермічних покриттів, склад якого дозволяє отримувати високоякісні покриття і не містить дефіцитних для країни компонентів. Задачею корисної моделі "Композиційний зносостійкий матеріал на основі FeAl 2-Ti-Si" є зниження коефіцієнта тертя, інтенсивності зношування та підвищення поверхневої міцності покриттів з такого матеріалу, що вирішується шляхом додавання титану та кремнію при отриманому співвідношенні компонентів. Поставлена задача вирішується тим, що композиційний зносостійкий матеріал на основі FeAl2-Ti-Si призначений для поверхневого зміцнення деталей, до складу якого входить алюміній, згідно з корисною моделлю містить алюмінід заліза, титан та кремній у такому співвідношенні компонентів, мас. %: FeAl2 50-65 Ті 15-30 Si 10-20. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі і технічним результатом являє логічно упорядковану систему взаємозв'язаних досягнень, які відображають суттєві співвідношення між структурою, складом та їх властивостями, як основа матеріалу використовується алюмінід заліза, що має достатньо високу твердість, міцність, щільність, однак внаслідок крихкості не може бути використаним як матеріал для отримання захисних зносостійких покриттів. Введення в матеріал основи домішок титану та кремнію приводить до зменшення крихкості та підвищує пластичність, адгезійні властивості та опір зносу. Запропонований матеріал може використовуватись як матеріал деталей машин і механізмів триботехнічного призначення, що працюють в умовах тертя при підвищених швидкіснонавантажувальних параметрах, а також у якості шихти для нанесення зносостійких покриттів. Матеріал одержують методами порошкової металургії. Вихідні порошки змішують та розмелюють у відповідних співвідношеннях в середовищі ацетону або спирту-ректифікату в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушують в сушильній шафі, а потім просіюють через сито. Середня величина частинок не перевищує 1-3 мкм. Зразки отримують методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 1480-1500 °C, при тиску 20-25 МПа, час витримки 10 хвилин. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. На отриманих зразках визначають фізико-механічні і триботехнічні властивості матеріалу: коефіцієнт тертя, інтенсивність зношування, міцність на згин, що наведені в таблиці. Матеріал одержували таким чином: 1 UA 84832 U 5 10 15 20 25 30 35 Приклад 1. Порошки алюмініду заліза 65 мас. %, кремнію 5 %, титану 30 % змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в середовищі ацетону або спирту-ректифікату в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито. Середня величина частинок не перевищує 1-3 мкм. Зразки одержували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 15501580 °C, при тиску 30-35 МПа, час витримки 25-30 хвилин. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. Приклад 2. Порошки алюмініду заліза 66 мас. %, кремнію 10 %, титану 24 % змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в середовищі ацетону або спирту ректифікату в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито. Середня величина частинок не перевищує 1-3 мкм. Зразки отримували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 15001580 °C, при тиску 30-35 МПа, час витримки 25-30 хвилин. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. Приклад 3. Порошки алюмініду заліза 60 мас. %, кремнію 10 %, титану 26 % змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в середовищі ацетону або спирту ректифікату в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито. Середня величина частинок не перевищує 1-3 мкм. Зразки отримували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 15501580 °C, при тиску 30-35 МПа, час витримки 25-30 хвилин. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. Приклад 4. Порошки алюмініду заліза 55 мас. %, кремнію 17 %, титану 28 % змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в середовищі ацетону або спирту ректифікату в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито. Середня величина частинок не перевищує 1-3 мкм. Зразки отримували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 15501580 °C, при тиску 30-35 МПа, час витримки 25-30 хвилин. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. Приклад 5. Порошки алюмініду заліза 50 мас. %, кремнію 19 %, титану 31 % змішували та розмелювали у відповідних співвідношеннях в середовищі ацетону або спирту ректифікату в планетарному млині протягом 6-8 годин. Суміш висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито. Середня величина частинок не перевищує 1-3 мкм. Зразки отримували методом гарячого пресування в графітових прес-формах в температурному інтервалі 15501580 °C, при тиску 30-35 МПа, час витримки 25-30 хвилин. Залишкова пористість таких зразків не перевищує 3 %. Таблиця 1 Склад та властивості зносостійкого матеріалу Склад матеріалу, мас. % № 40 Si Ті 65 66 60 55 50 5 10 12 17 19 30 24 26 28 31 0,5 1 2 3 4 5 FeAl2 0,8 Co Сr Ni 60 14 16 Інтенсивність Коефіцієнт Міцність на зношування, ±0,8 згін, МПа Y Аl тертя, ±0,002 мкм/км 0,14 5,3 770 0,08 4,9 790 0,06 3,3 840 0,10 4,5 835 0,18 6,1 885 прототип 3 7 0,43 6,0 820 Запропоновані покриття які виготовлені iз сировини країни можна використовувати як матеріалу деталей, які працюють в умовах тертя при високих швидкісно-навантажувальних параметрах, а також в якості зносо- та корозійностійких покриттів на деталі та вузли автомобільних та авіаційних двигунів. 2 UA 84832 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Композиційний зносостійкий матеріал на основі FeAl2-Ti-Si для поверхневого зміцнення деталей, до складу якого входить алюміній, який відрізняється тим, що містить алюмінід заліза, титан та кремній у такому співвідношенні компонентів, мас. %: FeAl2 50-65 Ті 15-30 Si 10-20 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3