Патент на изобретение № 2826362 (RU)
Реферат
Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия. Лазерной наплавкой наносят порошковый высокоэнтропийный материал, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: титан 2-10, железо 10-30, кобальт 10-30, хром 10-30, никель 10-30, марганец 10-30, углерод 0,5-2,5. Нанесение лазерной наплавкой указанного материала осуществляют при мощности лазера 2,2-2,6 кВт, скорости сканирования лазерного луча 12-15 мм/с, расходе наплавляемого материала 7,5-15 г/мин и диаметре лазерного пятна 2,0-2,5 мм. Обеспечивается повышение прочности износостойкого покрытия и упрощение способа нанесения покрытия.
Описание
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам нанесения наноструктурированных и износостойких покрытий из высокоэнтропийных сплавов методом лазерной наплавки.
Технической проблемой в настоящее время является сложность получения высоко износостойкого покрытия, работающего в ударных условиях эксплуатации.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение прочности износостойкого покрытия и упрощение способа нанесения покрытия.
Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения износостойкого покрытия, включающим нанесение порошкового высокоэнтропийного материала, содержащего никель, кобальт, железо, в атмосфере аргона, согласно предлагаемому решению, высокоэнтропийный материал дополнительно содержит титан, хром, марганец, углерод, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| титан | 2 - 10; |
| железо | 10 - 30; |
| кобальт | 10 - 30; |
| хром | 10 - 30; |
| никель | 10 - 30; |
| марганец | 10 - 30; |
| углерод | 0,5 - 2,5, |
при этом указанный материал наносят лазерной наплавкой при мощности лазера 2,2 - 2,6 кВт, скорости сканирования лазерного луча 12-15 мм/сек, расходе наплавляемого материала 7,5 - 15 г/мин. и диаметре пятна 2,0 - 2,5 мм.
Заданное содержание в предлагаемой композиции титана и хрома позволит образовывать твердые тугоплавкие частицы карбида титана, что в значительной степени повысит износостойкости и ударную вязкость покрытия. Остальные компоненты композиции образовывают высокоэнтропийную металлическую матрицу, которая характеризуется высокой стабильностью, высокими твердостью и прочностью, и при этом (в отличие от карбида титана) высокой адгезией к покрываемому металлу.
Увеличение содержания титана более 10 мас.% приведет к повышению хрупкости покрытия, а снижение его менее 2 мас.% не позволяет достичь требуемой прочности.
Увеличение содержания углерода более 2,5 мас.% приведет к повышению хрупкости покрытия, а снижение его менее 0,5 мас.% не позволяет достичь требуемого упрочнения и снижает твердость покрытия.
Пределы концентраций компонентов высокоэнтропийной матрицы определяются обычными требованиями к высокоэнтропийным сплавам, согласно которым они должны содержать не менее 5 различных компонентов в близких к эквимолярным соотношениях.
Замена газоплазменного напыления лазерной наплавкой с высокой скоростью нанесения покрытия позволит резко сократить количество операций при нанесении покрытия, что снизит трудоемкость их нанесения.
К тому же свойственные лазерной наплавки низкая пористость, хорошая адгезия повысит износостойкость покрытия.
Снижение мощности лазера менее 2,2 кВт приведет к неполному сплавлению порошкового материала с основой, а увеличение его более 2,6 кВт ведет к перемешиванию материала подложки и наплавляемого материала.
Увеличение скорости сканированного луча более 15 мм/сек ведет к изменению химического состава наплавляемого покрытия, что не позволит достичь требуемых свойств покрытия, а снижение этой скорости менее 12 мм/сек не обеспечивает требуемую толщину покрытия.
Увеличение расхода наплавляемого материала более 15 г/мин ведет к перерасходу наплавляемого материала и увеличению пористости, а снижение расхода его менее 7,5 г/мин не обеспечивает требуемые толщину и свойства покрытия.
Увеличение диаметра пятна более 2,5 мм ведет к появлению дефектов на поверхности, а снижение его менее 2,0 мм усложняет технологию доставки материала в зону наплавки.
Для получения подробной информации и оформления покупки обращаться в патентный отдел:
Адрес: пр. Ленина, 76
Аудитория 321 главного корпуса
Телефон: (351) 267-90-46
E-mail: khafizovaie[at]susu[dot]ru
И.о. начальник отдела
Хафизова Илона Эдуардовна
