Способ получения жаростойкого износостойкого слоя на основе алюминидов титана на титане и титановом сплаве Российский патент 2022 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 низкая 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 незначительно повысить износостойкость и жаростойкостью наплавленных слоев.

Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости и жаростойкости наплавленного металла.

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 ниобиевую присадочную проволоку, при этом режим наплавки выбирают из условия обеспечения содержание ниобия в наплавленном слое в пределах 5-15%.

Такая совокупность новых признаков с известными, позволяет повысить износостойкость и жаростойкость наплавленного металла.

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 ниобия. Наплавку проводят на режимах обеспечивающих получение наплавленного слоя с содержанием алюминия в пределах 5-25% и ниобия в пределах 5-15%.

При содержании ниобия менее 5% заметного повышения жаростойкости и износостойкости наплавленных слоев на основе алюминидов титана с содержанием алюминия в пределах 5-25% не наблюдается. При содержании ниобия более 15% в наплавленных слоях на основе алюминидов титана с содержанием алюминия в пределах 5-25% значительно увеличивается неравномерность распределения алюминия и ниобия по сечению наплавленного слоя, что приводит к снижению жаростойкости и износостойкости наплавленного металла.

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 ниобиевой присадочной проволоки диаметром 1,5 мм. Наплавку проводят при силе тока 270А, скорости подачи алюминиевой проволоки 2 м/мин, скорости подачи ниобиевой проволоки и скорости наплавки 0,15 м/мин. При таких режимах содержание алюминия составляет 20,5%, а ниобия 8,5% относительная износостойкость при абразивном изнашивании повысилась при легировании ниобием в 1,5 раза, а потеря массы при испытаниях на жаростойкость при 800°С в течение 700 ч в 5 раз меньше, чем при наплавке с применением проволоки СвА5 при тех же режимах без легирования ниобием.

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 изделия из титана и титановых сплавов, 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 ниобия. Режим наплавки выбирают из условия получения наплавленного слоя с содержанием алюминия в пределах 5-25% и ниобия на уровне 5-15%. Указанное содержание алюминия и ниобия при наплавке обеспечивает формирование структуры наплавленного металла на основе пересыщенного раствора алюминия в титане и интерметаллидной фазы Ti₃Al, легированных ниобием. Легирование ниобием в указанных пределах обеспечивает повышение жаростойкости и износостойкости наплавленного слоя. 1 пр.

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 ниобиевую присадочную проволоку, при этом режим наплавки выбирают из условия обеспечения содержания ниобия в наплавленном слое в пределах 5-15%.