Способ упрочнения металла покрытий Советский патент 1993 года по МПК C23C10/60 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к способам термохимической обработки деталей и может быть использовано для упрочнения металлопок- рытий на жаропрочных сплавах, применяемых в газотурбинных двигателях (ГТД).

В настоящее время нет сплавов, которые обладали бы высокими характеристиками и жаропрочности и жаростойкости. Поэтому для высокотемпературных нагруженных деталей ГТД используют композицию из высокожаропрочного сплава, который воспринимает нагрузки, и жаростойкого покрытия, защищающего деталь от высокотемпературного газового потока. Практически все покрытия обладают более низкими механическими свойствами, чем защищаемые жаропрочные сплавы и оказывают большее или меньшее отрицательное влияние на прочностные свойства защищаемых деталей при тех или иных условиях нагружения. Этим обуславливается тот

факт, что одним из важнейших требований к покрытиям является требование минимального влияния их на прочностные свойства защищаемого материала.

Известные способы термомеханической обработки жаропрочных сплавов не предусматривают обработку жаростойких металлопокрытий. Заданные механиче.ские свойства жаростойких покрытий обеспечиваются методом нанесения, составом и их структурой, полученной в результате различных термических обработок. Однако, проблема повышения механических свойств жаростойких покрытий, а следовательно, и всей детали газотурбинных двигателей остается актуальной.

Известен способ упрочнения наплавленных металлопокрытий, нанесенных, вибродуговой наплавкой, которые с целью повышения прочности в процессе наплавки подвергают термомеханической обработке (прототип).

ел

С

SsJ

со со О оо

4Ь.

Термоме аиическую обработку осуществляют с помощью приспособления, в котором в одном узле смонтированы наплавочная виброгалтовка, трехролйковое приспособление для деформирования наплавляемого металла и система охлаждения. - .

Наплавленный (на поверхности детали) металл деформируют роликами и немедлен

В результате термомеханической обработки и последующего рекристаллизацион- ного отжига формируется мелкозернистая структура металлопокрытия, приводящая к повышению сопротивления многоцикловой усталости на 20-40 МПа.

П р и м е р. Образцы из сплава ВЖЛ 12У с диффузионным покрытием системы NI-AI (серийное алитирование в порошковой смеМсТЗЛЛ ДсфирМИууКЛ jJVMlViriOlviifi.i i r wi iw yiwi n----- - 1- -

но охлаждают (закаливают). Горячее дефор- Wси ферроалюминия и хлористого аммония)

-: , ...u«,....t - S4V4 M/-4ft..4tia nRnQrSATKW ПГПЛ

15

мирование наплавленного металла переводит .литую структуру в деформированную, а следующее за этим немедленное охлаждение даёт упрочнение значительно большее, чем сумма упрочнений от действия этих факторов порознь. Данный способу во-первых, применим для тех методов нанесения жаростойких покрытий, которые в настоящее время применяются д л я защиты лопаточных элементов 20 ГТД. а именно для порошкового, шликерно- го, газового и конденсированного метода, во-вторых, за счет немедленного (резкого) охлаждения (термоудара) в: применяемых

прошли термомеханическую обработку при температуре 900°С (для алюминидных фазовых систем NIAI или + NIAI температуры перехода из хрупкого в пластичное состояние находятся в интервале 600- 800°С, а температура закалки для ВЖЛ 12У составляет 1190°С), в течение 60 мин, с амплитудой 3 мм и частотой 15 Гц. Охлаждение образцов после термомеханической обработки проводилось на воздухе.

После термомеханической обработки проводился рекристаллизационный отжиг в вакууме при температуре 950°С в течение двух часов, В результате получилась более

U АЛ а. nvtrt i у м - . j

жаростойких покрытиях-могут образовы- 25 мелкозернистая структура, по сравнению со вёться трещины. , . структурой образцов до упрочнения. После- Целью настоящего изобретения являет- дующие .испытания подтвердили повыше- ся повышение механическихсв ойств Mefan- ниё сопротивления многоцикловой

лопокрытий. -

Упрочнение в способе, согласно изобретению, достигается за счет увеличения плотности дислокаций, измельчения зерна металлопокрытий с помощью термопластической обработки и последующего рекри- сталлизационного отжига.

Термомеханическая обработка деталей с жаростойкими покрытиями осуществляется на вибрационной установке Защищенными от газовой коррозии стальными или никелевыми шариками при температурах, находящихся выше температуры перехода покрытий из хрупкого в пластичное состояние и не превышающих температур закалки- жаропрочных сплавов,

ниё

усталости на 40 МПа.

30. . Таким образом, предлагаемый способ позволяет влиять на размеры зерен поверх- постного слоя, что, в свою очередь, приводит к изменению механических свойств и самих деталей из жаропрочных сплавов с

35 металлопокрытиями.

Формула изобрете н, ия Способ упрочнения металлопокрытий, преимущественно жаростойких на никелевых сплавах, включающий термомеханиче40 скую обработку, обличающийся тем, что, сцель Ю повышения механических свойств металлопокрытия, термомеханическую обработку проводят путем вибрационного воздействия металлическими

WMIJWT DI/ l« IVWW - . - , .

После проведения термомеханической 45 шариками в температурном интервале от обработкй тгро-водится рекристаллизацйон- температуры перехода покрытия из хрупко- ный отжиг, для формирования мелкозернистой структуры при температуре, находящейся в интервале от начала рекристаллизации сплава металлопокрытия до 50 температуры закалки жаропрочных сплавов.

Редактор

го состояния пдастичное до температуры закалки металла основы, после чего проводят рекристаллизационный отжиг в температурном интервале начала рекристаллизации покрытия до температуры закалки металла основы.

Составитель Р.Шарыпов

Техред М.МоргенталКорректор И.Шмакова

В результате термомеханической обработки и последующего рекристаллизацион- ного отжига формируется мелкозернистая структура металлопокрытия, приводящая к повышению сопротивления многоцикловой усталости на 20-40 МПа.

П р и м е р. Образцы из сплава ВЖЛ 12У с диффузионным покрытием системы NI-AI (серийное алитирование в порошковой сме n----- - 1- -

си ферроалюминия и хлористого аммония)

си ферроалюминия и хлористого аммония)

u«,....t - S4V4 M/-4ft..4tia nRnQrSATKW ПГПЛ

5

0

прошли термомеханическую обработку при температуре 900°С (для алюминидных фазовых систем NIAI или + NIAI температуры перехода из хрупкого в пластичное состояние находятся в интервале 600- 800°С, а температура закалки для ВЖЛ 12У составляет 1190°С), в течение 60 мин, с амплитудой 3 мм и частотой 15 Гц. Охлаждение образцов после термомеханической обработки проводилось на воздухе.

После термомеханической обработки проводился рекристаллизационный отжиг в вакууме при температуре 950°С в течение двух часов, В результате получилась более

i-t j

мелкозернистая структура, по сравнению со структурой образцов до упрочнения. После- дующие .испытания подтвердили повыше- ниё сопротивления многоцикловой

ниё

усталости на 40 МПа.

. Таким образом, предлагаемый способ позволяет влиять на размеры зерен поверх- постного слоя, что, в свою очередь, приводит к изменению механических свойств и самих деталей из жаропрочных сплавов с

металлопокрытиями.

Формула изобрете н, ия Способ упрочнения металлопокрытий, преимущественно жаростойких на никелевых сплавах, включающий термомеханическую обработку, обличающийся тем, что, сцель Ю повышения механических свойств металлопокрытия, термомеханическую обработку проводят путем вибрационного воздействия металлическими

. - , .

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам обработки металле- покрытии, применяемых для защиты от газовой коррозии деталей из жаропрочных сплавов, что приводит к повышению эксплуатационных свойств самих высокотемпературных нагруженных деталей ГТД. Способ включает вибрационную термопластическую обработку при температуре, не превышающей температуру закалки обрабатываемого сплава, но выше температуры перехода обрабатываемого покрытия их хрупкого состояния в пластичное, с последующим рекристаллизационным отжигом в интервале от температур начала рекристаллизации сплавов металлрпокры- тий до температур закалки жаропрочных сплавов.