СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО СЛОЯ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДОВ ТИТАНА НА ТИТАНЕ И ТИТАНОВОМ СПЛАВЕ Российский патент 2020 года по МПК B23K9/04 B23K103/18 

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при получении жаростойких износостойких слоев на титане и титановом сплаве, работающих при повышенных температурах и в условиях абразивного износа.

Известен способ электродуговой наплавки на титан и титановые сплавы в среде защитных газов с применением присадочной проволоки из меди и медных сплавов (Способ наплавки интерметаллидных сплавов на основе системы титан-медь. RU №2670317 от 22 октября 2018 г). Этот способ позволяет получать покрытия на основе купридов титана на деталях из титана и титановых сплавов.

Недостатком этого способа является ограниченная жаростойкость и износостойкость купридов титана.

Известен также способ электродуговой наплавки на титан и титановые сплавы в среде защитных газов с применением присадочной проволоки из алюминия, который взят за прототип. (Способ наплавки на титан и титановые сплавы жаростойких и износостойких покрытий на основе алюминидов титана. RU №2699474 от 05 сентября 2019 г.). Этот способ позволяет формировать наплавленные покрытия на основе алюминидов титана с повышенной жаростойкостью и износостойкостью. Недостатком этого способа является формирования покрытий с высокой склонностью к образованию трещин, что снижает механические и эксплуатационные свойства наплавленного металла.

Техническим результатом изобретения является снижение склонности наплавленного металла к образованию трещин при наплавке и повышение его жаростойкости и износостойкости.

Сущность способа заключается в получении жаростойкого износостойкого слоя на основе алюминидов титана на титане и титановом сплаве, включающего проведение электродуговой наплавки неплавящимся электродом в инертных защитных газах с применением алюминиевой присадочной проволоки на режимах обеспечивающих получение наплавленного слоя с содержанием алюминия в пределах 5-25%. В отличие от прототипа при наплавке дополнительно используют циркониевую присадочную проволоку, при этом режим наплавки выбирают из условия обеспечения содержание циркония в наплавленном слое в пределах 3-15%.

Такая совокупность новых признаков с известными, позволяет снизить склонность наплавленного металла к образованию трещин при наплавке и повысить его жаростойкость и износостойкость.

Получение жаростойкого износостойкого слоя на основе алюминидов титана на титане и титановом сплаве проводят электродуговой наплавкой неплавящимся электродом в среде инертных защитных газов с применением двух присадочных проволок из алюминия и циркония. Наплавку проводят на режимах обеспечивающих получение наплавленного слоя с содержанием алюминия в пределах 5-25% и циркония в пределах 3-15%.

При содержании циркония менее 3% заметного повышения трещиноустойчивости, жаростойкости и износостойкости наплавленных слоев на основе алюминидов титана с содержанием алюминия в пределах 5-25% не наблюдается. При содержании циркония более 15% в наплавленных слоях на основе алюминидов титана с содержанием алюминия в пределах 5-25% склонность к образованию трещин увеличивается.

Примером применения предлагаемого способа является электродуговая наплавка на образец из титана размером 150×150×12 мм, марки ВТ1 неплавящимся электродом в среде аргона с применением присадочной проволоки СвА5 диаметром 1 мм и циркониевой присадочной проволоки R702 диаметром 1,2 мм. Наплавку проводят при силе тока 270А, скорости подачи алюминиевой проволоки 2 м/мин, скорости подачи циркониевой проволоки и скорости наплавки 0,15 м/мин. При таких режимах содержание алюминия составляет 15,6%, а циркония 8,3% относительная износостойкость при абразивном изнашивании повысилась при легировании цирконием на 20% и потеря массы при испытаниях на жаростойкость при 800°С в течение 1000 ч в 4-6 раз меньше, чем у титана марки ВТ 1-0. Трещин при наплавке на контролируем участке наплавленного валика длиной 150 мм наблюдалось, а при наплавке без дополнительного введения циркониевой проволоки на контролируемо участке наплавленного валика длиной 150 мм наблюдается более 3 поперечных трещин.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.

Изобретение может быть использовано при нанесении жаростойких и износостойких слоев на титан и титановые сплавы, работающих при повышенных температурах и в условиях абразивного износа. Электродуговую наплавку проводят неплавящимся электродом в среде инертных защитных газов с применением двух присадочных проволок из алюминия и циркония. Режим наплавки выбирают из условия получения наплавленного слоя с содержанием алюминия в пределах 5-25% и циркония на уровне 3-15%. Указанное содержание алюминия и циркония при наплавке обеспечивает формирования структуры наплавленного металла на основе пересыщенного раствора алюминия в титане и интерметаллидной фазы Ti₃Al, легированных цирконием. Легирование цирконием в указанных пределах обеспечивает снижение склонности наплавленного металла к образованию трещин, что способствует повышению механических и эксплуатационных свойств наплавленного металла.

Способ получения жаростойкого износостойкого слоя на основе алюминидов титана на титане и титановом сплаве, включающий проведение электродуговой наплавки неплавящимся электродом в инертных защитных газах с применением алюминиевой присадочной проволоки на режимах, обеспечивающих получение наплавленного слоя с содержанием алюминия в пределах 5-25%, отличающийся тем, что при наплавке дополнительно используют циркониевую присадочную проволоку, при этом режим наплавки выбирают из условия обеспечения содержания циркония в наплавленном слое в пределах 3-15%.