Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет: Физико-технологический

Кафедра: Металловеденье и порошковая металлургия нанотехнологии

Контрольная работа

по дисциплине «Информационные технологии в металлургии»

на тему: «Покрытия на основе никеля и их композиций»

Выполнил:

Студент 4-ФТ-2

Чернов В.Г.

Проверил: Ермошкин А.А.

Самара 2012 г.

Свойства сплавов на основе Ni-Cr (Mo; Fe; Cu и др.)

Хорошо известно, что сплавы на основе Ni-Cr (Mo; Fe; Cu и др.) имеют хорошие свойства для защиты от коррозии (даже от смеси кислот HCl; H2 SO4; HNO3; HF и др.) при повышенных температурах. Никель обладает способностью растворять в большом количестве легирующие элементы, такие как Cr, Mo, а также Fe, Cu. В ряде работ было показано, что Cr в никелевых сплавах, а молибден в никелево-молибденовых сплавах тормозят активное растворение их никелевой основы, хотя хром обеспечивает ее пассивность, а Mo затрудняет. Благодаря этим свой-ствам, Ni-Cr сплавы устойчивы в окислительных средах .

С другой стороны использование новых современных технологий расширяет и может улучшать свойства этих сплавов. Одним из наиболее перспективных и современных методов получения материалов являются комбинированные, дуплексные, гибридные методы обработки материалов. В последнее время нашли широкое применение высокоскоростные плазменные струи для нанесения покрытий из тугоплавких материалов, металлокерамики (твердых сплавов на основе WC-Co; Cr3C2-Ni и др.), керамики (Al2O3; Cr2O3+Al2O3), что дает возможность получать достаточно хорошего качества покрытия и развивать при этом достаточно высокую производительность. Уже имеется достаточный опыт использования данных технологий в разных отраслях промышленности, где показаны пути и примеры возможного использования данных технологий в производстве. Однако имеются проблемы, такие как наличие пористости от 0,5 до 1,8 %, окисление на верхней или межфазной границах, что в конечном итоге снижает служебные свойства изделий с такими покрытиями. Для решения этих вопросов используют, например, обработку сильноточными электронными пучками или потоками плазмы, которые позволяют не только оплавлять приповерхностный слой (залечивая при этом поры), но и изменять элементный состав, т.е. усиливать процессы массопереноса.

Поэтому с целью защиты поверхности конструкционной стали 3 (0,3 wt%С) от коррозии, износа при трении, увеличении адгезии были использованы порошковые покрытия из никелевых сплавов до и после обработки концентрированными потоками энергии (КПЭ), например, сильноточным электронным пучком или высокоскоростной плазменной струей в режиме плавления, при этом изменяя концентрацию Cr и других элементов в исходном порошке. Часть данных по условиям нанесения покрытий из ПГ-19Н-01 на подложку из стали 3.

Mo и W в исходный состав порошка вводят для увеличения твердости получаемых покрытий также как и эродируемый (расходуемый) электрод из Mo или WC. В свою очередь такие добавки как Si и B позволяют уменьшить силу поверхностного натяжения расплавленного покрытия в момент оплавления поверхности концентрированными потоками энергии. Из этих образцов были приготовлены поперечные и косые шлифы. Образцы были разрезаны на части и были использованы в виде анализов и тестов. Часть данных по покрытиям из ПГ-19Н-01, нанесенных на подложку ст. 3, представлена в табл. 1.

Оплавление электронным пучком проводилось с тремя режимами: частичное оплавление покрытия; полное оплавление покрытия и поверхностного слоя подложки; полное проплавление покрытия и, примерно, на толщину покрытия оплавление поверхностного слоя подложки. На части образцов, оплавленных очень сильно (3 серия), с покрытия снимали толщиной от 15 до 40 мкм. Облучение образцов со стороны покрытий проводили сильноточным электронным лучом на ис-точнике “У-212” 30 кВ. В плазменно-детонационной установке “Импульс-6” на подложке из нержавеющей стали 12Х18М9 формировались защитные покрытия (толщина от 300 до 500 мкм) из порошкового сплава АН-35 на основе кобальта с добавками: Cr (8 ч32%); Ni (? 3%), Si (1,7 ч 2,5%), Fe (? 3%); C (1,3 ч 1,7%) и W (4 ч 5%). Для напыления применялся порошок с размером фракций от 56 до 260 мкм.

В качестве материала подложки использовались стальные образцы размером 20Ч30Ч2 (мм), поверхность которых предварительно поддавалась пескоструйной обработке. Плазменно-детонационные порошковые покрытия осаждались при следующих режимах импульсно-плазменного напыления: расстояние от образца до среза сопла плазмотрона 60 мм, скорость перемещения образца 360 мм/мин, частота следования импульсов свыше 4 Гц, расход порошка 21,6 г/мин, емкость конденсаторной батареи 800 мкФ, в качестве горючих и плазмообразующих газов использовали пропан, кислород и воздух. Материалом эродирующего электрода плазмотрона был выбран Мо [19, 21 - 23]. После охлаждения образцов в камере плазмотрона половина образцов закрывалась, а на другую воздействовали потоками импульсной плазмы в режиме оплавления (от одного до трех проходов). Режимы работы плазмотрона были такими же как, и при напылении, однако частота следования импульсов равнялась 2,5 Гц . После этого образцы разделялись на части с помощью электроискровой резки и на них проводились различные исследования и испытания.

Методы анализа поверхности и приповерхностных слоев

Исследования структуры поверхности и морфологии проводили на микроскопе РЭММА-102 (Selmi, Сумы, Украина) с микроанализом (EDS и WDS). Фазовый состав поверхности изучался на ДРОН-2 в Cuб излучении и на рентгеновском дифрактометре Д8 Advance (производство фирмы Bruker AFS, Германия 2000) в Cuб излучении. Интерпретация пиков дифрактограмм проводилась с помощью справочных пособий [18] и лицензионных данных РСР DFWIN (140000 соединений) и Diffrac Plus. Измерение твердости проводили прибором ПМТ-3 при нагрузках на пирамидку Виккерса 2; 5; 10Н. Испытания на износостойкость проводили на СМТС-2 (Украина) по схеме “плоскость-цилиндр” в среде технического вазелина. Объемный унос измерялся путем микровзвешивания через каждые 500 циклов, общее число оборотов составляло 10000. Измерялась длина и ширина на площадки износа, возникающей при соприкосновении с контр телом с тестируемым образом, в зависимости от числа оборотов контр тела. Эксперименты проводили на материале основы (подложки) и на поверхности покрытий до и после оплавления концентрированными потоками энергии. Также проводились тесты на испытания на нанотвердость. Испытания проводились трехгранным индентором Берковича на нанотвердомере Nano Indentor II, MTS Systems Corporation, Oak Ridge, Tn, USA. В процессе испытаний с высокой точностью регистрировались зависимость перемещения вершины индентора Берковича от нагрузки. Точность измерения глубины отпечатка равна ±75 мН. Испытания проводились по схеме:

1. Нагрузка до 10мН (?1ГПа).

2. Выдержка в течение 15 сек.

3. Уменьшение нагрузки на 80%.

4. Выдержка при постоянной нагрузке в течение 30 сек для измерения теплового дрейфа.

5. Полная разгрузка индентора. Для нахождения твердости и модуля упругости при максимальной нагрузке на индентор применялась методика Оливера и Фарра.

Снимались мессбауровские спектры путем регистрации электронов конверсии в геометрии обратного рассеяния (КЭМС-спектры) и г-квантов в геометрии прохождения (МС-спектры). МС-спектры были сняты с порошкообразных образцов, полученных путем напиливания стружки с поверхности исходных образцов. Все спектры обрабатывались методом восстановления функций распределения сверхтонких параметров эффективного магнитного Hn поля, квадрупольного смещения и сдвига мессбауровской линии.

Относительная интенсивность парциальных мессбауровских спектров в предположении об одинаковых динамических свойствах атомов Fe в различных позициях равна относительному содержанию фаз (в атомных единицах железа) или количеству атомов Fe в различных позициях.

Для спектрального флуоресцентного анализа использовался спектрометр СРВ-1, включающий в себя блок детектирования рентгеновского излучения XR-100CK (Si(Li)), спектрометрический тракт PSI-1-008. Полупроводниковый детектор охлаждался до рабочей температуры 177-185 К электроохлаждением.

Размер зерен и объемную долю фаз определяли методом произвольных секущих, согласно рекомендациям работы. Размеры структурных единиц определяли, рассчитывая средний размер по формуле:

никелевый сплав флуоресцентный анализ

где L - средняя длина отрезка секущей, приходящейся на одну структурную единицу.

В каждом измерении охватывали не менее 20 структурных единиц. Степень вытянутости зерен рассчитывали как отношение средних диаметров в продольном и поперечном направлениях. Размер зерен определяли по формуле:

где В - увеличение, Z - число зерен, P - количество секущих, L - длина линии.

Объемную долю перлитных зерен считали по формуле:

Рис. 1. Структура поверхности порошкового покрытия (ПГАН-33) после оплавления электронным пучком, плотностью мощности 103 Вт и последующего “частичного” полирования поверхности с разным увеличением: а) - 200 мкм; б) - 50 мкм; в) - 20 мкм; г) - 20 мкм. [4]

Список используемой литературы

1. vse-sekrety.ru

2. http://interhistory.narod.ru/page2.htm

3. http://strana-sovetov.com/computers/internet/3428-internet-search.html

4. elib.altstu.ru›elib/books/Files/pa2011_4/pdf/…

5. http://www.bestreferat.ru/referat-43054.html

Размещено на Allbest.ru