Зносо- і корозійностійкий сплав на основі нікелю

1. Зносо- і корозійностійкий нікелевий сплав, який включає наступні компоненти, мас. %: вуглець – 1-6 хром – 14-25 ванадій – 8-22 молібден – 6-15 кобальт – 5-14 титан – 1-7 алюміній – 1-4 цирконій – до 2 кремній – до 1 нікель та можливі домішки – решта. 2. Зносо- і корозійностійкий нікелевий сплав за п. 1, який включає наступні компоненти, мас. %: вуглець – 2-5,5 хром – 16-22,5 ванадій – 10-20 молібден – 8-13 кобальт – 6-12 титан – 2,5-5 алюміній – 1-2,5 цирконій – до 1,5 кремній – до 0,5 нікель та можливі домішки – решта. 3. Зносо- і корозійностійкий нікелевий сплав за п. 1, який включає наступні компоненти, мас. %: вуглець – 4-5 2 (19) 1 п. 3 93093 4 вуглець – 2,5-3,5 хром – 15,5-18 ванадій – 14-16 молібден – 8-10 кобальт – 8-10 титан – 2,5-4 алюміній – 1-2 цирконій – до 0,5 кремній – до 0,5 нікель та можливі домішки – решта. 8. Зносо- і корозійностійкий нікелевий сплав за п. 1, який включає наступні компоненти, мас. %: вуглець – 3,25-4,25 хром – 21-23 ванадій – 14-16 молібден – 11-13 кобальт – 7-9 титан – 3-4 алюміній – 1-2 цирконій – до 0,5 кремній – до 0,5 нікель та можливі домішки – решта. 9. Зносо- і корозійностійкий нікелевий сплав за п. 1, який включає наступні компоненти, мас. %: вуглець – 2-3 хром – 19-21 ванадій – 11-13 молібден – 11-12 кобальт – 10-12 титан – 2,5-4 алюміній – 1-2 цирконій – до 0,5 кремній – до 0,5 нікель та можливі домішки – решта. 10. Зносо- і корозійностійкий нікелевий сплав за п. 1, який включає наступні компоненти, мас. %: вуглець – 2,25-3,25 хром – 19-21 ванадій – 12-14 молібден – 11-13 кобальт – 9-11 титан – 3-4,5 алюміній – 1-2 цирконій – до 0,5 кремній – до 0,5 нікель та можливі домішки – решта. 11. Зносо- і корозійностійкий нікелевий сплав за будь-яким з пп. 1-10, одержаний газовою атомізацією попередньо легованого розплаву, які містять 10-55 мас. % первинних легованих карбідів. У цій заявці заявлено пріоритет на основі попередньої заявки США №60/814,081, поданої 16 червня 2006 року і заявки на патент США №11/752,584, поданої 23 травня 2007 року, зміст якої включений до цієї заявки через посилання. Винахід належить до сімейства сплавів на основі нікелю, призначених для застосування у висококорозійних та абразивних середовищах. Більш точно, цей винахід належить до сімейства стійких до корозії сплавів на основі нікелю, які містять крупну фракцію частинок карбіду, що забезпечує підвищення стійкості до абразивного зносу. Такі сплави одержують плавленням визначеної композиції в індукційній печі і газовою атомізацією з одержанням частинок порошкового сплаву. Після цього одержані частинки порошкового сплаву консолідують за. допомогою способу гарячого ізостатичного пресування (ГІП) з одержанням твердого бруска сплаву, або ж порошковий сплав може використовуватися для ГІП/плакування з одержанням зносо/корозійностійкого шару на критичних поверхнях компонентів, які зазнають дії абразивного/корозійного середовищ. Одержаний порошок може також наноситися на критичні поверхні з одержанням зносо/корозійностійкого шару із використанням альтернативних методик, таких як різні методики осадження розпиленням, переносу плазми, лазерного напилення і подібних. Розвиток виробничих технологій та розробка нових способів виробництва є причиною постійної потреби у матеріалах, які використовуються для конструювання високотехнологічної техніки, що використовується на таких виробництвах із спеціальними вимогами. Ряд застосувань пов'язані із складними і агресивними середовищами, в яких машинні компоненти та інструмент зазнають впливу ряду факторів, таких як динамічне навантаження, сильна корозія і високий знос. Переробка сухих харчових продуктів і переробка пластмаси, наприклад ливарне пресування або екструзія пластмас є декількома прикладами застосувань із найвищими вимогами. Сучасні пластмаси часто містять добавки керамічних волокон для покращення їх функціональних властивостей. Такі добавки волокон суттєво підвищують абразивність пластмас, що створює складні умови для матеріалів, які використовуються для виготовлення деталей апаратів для ливарного пресування пластмас та екструдерів, а саме циліндрів екструдера, шнеків, гвинтових наконечників, зворотних клапанів і т.д. Найбільш вимогливим застосуванням є переробка фторполімерів, таких як ТЕФЗИЛ, ТЕФЛОН і подібні. Для сприяння формуванню належної структури полімера такий процес вимагає підвищеної температури і вологого середовища. Таке середовище спричиняє утворення фторводневої кислоти (HF), яка є висококорозійною. Також під час переробки нефторполімерних пластмас можуть утворюватися деякі органічні і/або неорганічні корозійні кислоти, що спричиняє формування висококорозійного середовища. Подібні проблеми мають бути вирішені і у галузі виробництва сухих харчових продуктів. Всі сухі харчові продукти є високоабразивними внаслідок їх консистенції та дисперсії. Сухі харчові продукти, як правило, містять сіль в якості основної консервуючої добавки, яка є висококорозійною відносно сплавів заліза. Також у сухих харчових продуктах часто присутні органічні кислоти, такі як оцтова кислота, які є висококорозійними щодо 5 сплавів заліза. Такі агресивні середовища роблять традиційні зносостійкі інструментальні сталі непридатними для таких цілей, і навіть зносо- і корозійностійкі покращені інструментальні сталі не забезпечують задовільних показників у таких складних умовах. Матеріали, які традиційно використовуються для виготовлення деталей ливарних пресів і екструдерів, включають зносостійкі нагартовані інструментальні сталі, такі як СРМ® 9V і СРМ® 10V, зносо- і корозійностійкі інструментальні сталі, такі як СРМ® S90V і нікелеві сплави. Традиційні нагартовані інструментальні сталі, такі як СРМ® 9V або СРМ® 10V, незважаючи на їх хорошу зносостійкість, мають недостатню корозійну стійкість у випадку ряду застосувань, пов'язаних з переробкою пластмас або сухих харчових продуктів. У деяких із таких застосувань навіть зносостійкі нержавіючі інструментальні сталі, такі як СРМ® S90V, не мають достатньої корозійної стійкості. Комерційні нікелеві суперсплави мають прекрасну корозійну стійкість, і з точки зору корозії вони були б задовільними для більшості із таких застосувань. Однак, їх головним недоліком є недостатня або відсутня зносостійкість. Було розроблено декілька сплавів шляхом змішування порошкового нікелевого сплаву, який утворює матрицю сплаву, із твердими частинками, такими як карбід вольфраму, для покращення характеристик зносостійкості сплаву, або шляхом "просочування" нікелевого субстрату твердими частинками. Проте, такі методики мають свої обмеження, найважливішими з яких є: - великі частинки карбіду зазвичай є некатаними і негативно позначаються на міцності кінцевого продукту; - тверді частинки мають схильність до сегрегації або під час перемішування, або під час плавлення, що призводить до їх нерівномірного розподілу, внаслідок чого виникають «м'які ділянки» у готовій мікроструктурі і неоднорідні характеристики зношуваності захисного шару. В основу цього винаходу поставлена задача отримання зносостійкого нікелевого сплаву, в якому зносостійкість може досягатися шляхом осадження "in-situ" твердих фаз, головним чином карбідів металів, із гомогенного розплавленого металу з одержанням однакового і гомогенного розподілу твердих частинок у гомогенній матриці. Сплави згідно з винаходом представляють собою нікелеві сплави, які містять добавку вуглецю і добавки сильних твердосплавоутворюючих елементів, таких як хром, ванадій, вольфрам, молібден і титан. Всі елементи збалансовані для забезпечення формування крупної фракції легованих карбідів, які головним чином містять ванадій, хром, титан і молібден. Головна роль таких частинок карбіду полягає у покращенні характеристик зносу та підвищенні стійкості до стирання сплавів згідно з винаходом. Крім того, легуючі елементи, які залишаються у матриці, додають твердості сплаву завдяки зміцненню твердого розчину і завдяки осадженню інтерметалічних фаз. Сплави згідно з винаходом складаються із наступних компонентів: Вуглець - присутній у кількості 1,0-6,0мас.%, переважно 2,0-5,5мас.%, і його головна роль поля 93093 6 гає в утворенні карбідів з карбідоутворюючими елементами, такими як ванадій, хром і молібден. Інші елементи, присутні у меншій кількості, такі як титан і цирконій, можуть частково розчинятись у збагачених ванадієм карбідах або утворювати невелику кількість окремого карбіду. Надлишковий вуглець, що розчиняється у матриці, є небажаним, оскільки він розділяє границі між зернами і послаблює міцність. Кількість вуглецю тісно пов'язана з кількістю карбідоутворюючих елементів (CFE) через відношення: 1,1