RU2542922C2 - Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку - Google Patents
Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542922C2 RU2542922C2 RU2013132862/02A RU2013132862A RU2542922C2 RU 2542922 C2 RU2542922 C2 RU 2542922C2 RU 2013132862/02 A RU2013132862/02 A RU 2013132862/02A RU 2013132862 A RU2013132862 A RU 2013132862A RU 2542922 C2 RU2542922 C2 RU 2542922C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- coating
- powder
- carbide
- metal base
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к композиции, применяемой в технологии лазерной наплавки покрытий на металлическую подложку, и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обеспечение равномерного распределения твердых включений по объему покрытия за счет синтеза карбида титана, что в итоге позволяет улучшить качество покрытия, а именно увеличить его твердость и износостойкость. Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку включает порошки из титана и карбида кремния с размером частиц 20-100 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: титан - 5-7; карбид кремния - 3-6. Частицы порошка титана могут быть выполнены в виде сфер. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к композиции, применяемой в технологии лазерной наплавки покрытий на металлическую подложку, и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента.
Из уровня техники известно покрытие для деталей из углеродистой или нержавеющей стали или сплавов, выбранных из группы: титановых, магниевых и алюминиевых, или бронз, или включающее армирующие неметаллические дисперсные частицы агломерированного карбида вольфрама с фракцией 80,0-150,0 мкм и металлические частицы кобальта В3К фракцией 53-106 мкм. Данное покрытие наносят посредством лазерной наплавки (RU 2011141951 А, 27.04.2013).
Недостатком описанного технического решения является неравномерное распределение твердости по поверхности покрытия.
Кроме того, из уровня техники известно техническое решение, характеризующее порошковую композиционную смесь для лазерной наплавки на металлическую основу, принятое в качестве прототипа, как наиболее близкое по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату. Смесь включает следующие компоненты в массовых %: смесь двух-трех порошков карбидов - 10÷80, выбранных из карбида титана (TiC), карбида ванадия (VC) и/или карбида вольфрама (WC); порошковую металлическую основу - 20÷90, которая включает никель (Ni), железо (Fe), и/или кобальт (Со) (DE 102005020611 A1, 16.11.2006).
Недостатком указанного покрытия из известного состава является его низкое качество: трещины, поры за счет неравномерного распределения карбидных включений по объему покрытия в процессе лазерной наплавки и возникновения высоких остаточных напряжений.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обеспечение равномерного распределения твердых включений по объему покрытия за счет синтеза карбида титана, что в итоге позволяет улучшить качество покрытия, а именно увеличить его твердость и износостойкость (отсутствие пор и трещин).
Указанный технический результат достигается посредством того, что порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку, согласно изобретению, включает порошки из титана и карбида кремния в следующем соотношении компонентов, масс.ч.:
титан - 5-7;
карбид кремния - 3-6,
при этом размер частиц порошка 20-100 мкм.
Частицы порошка титана могут быть выполнены в виде сфер.
В процессе осуществления изобретения готовят порошковую композиционную смесь, включающую порошки из титана и карбида кремния, в следующем соотношении компонентов, масс.ч.: титан - 5-7; карбид кремния - 3-6, при этом размер частиц порошка 20-100 мкм.
В виду того, что сферические частицы, как правило, имеют лучшие технологические свойства, в процессе изготовления смеси могут быть использованы частицы порошка титана в виде сфер.
В дальнейшем в процессе осуществления лазерной наплавки покрытия из заявленной смеси в наплавленных слоях протекают реакции и образуются новые фазы. Режимы лазерной наплавки определяют тип образовавшихся фаз, морфологию, характер распределения в матрице. Параметры наплавки определяются в рабочем режиме таким образом, чтобы обеспечивалось расплавление всего подаваемого порошка Ti и SiC при минимальном воздействии на подложку.
В данном случае наиболее важна реакция образования карбида титана. Карбид титана широко используется как армирующая фаза в композиционных материалах из-за высоких значений твердости. В большинстве случаев, как следует из предложенного в качестве прототипа технического решения, армирующая фаза непосредственно добавляется в покрытие. Использование же заявленной смеси позволяет получить TiC в результате синтеза при лазерном переплавлении порошков Ti и SiC. В процессе наплавки при заявленном соотношении порошков Ti и SiC и размере частиц порошка 20-100 мкм происходит синтез карбида титана по схеме Ti+SiC→TiC+Si. При этом TiC выделяется в виде дендридов, равномерно распределенных по покрытию.
В качестве подложки могут быть использованы изделия из сплавов, например титановых, магниевых, алюминиевых, бронз, латуней, также нержавеющей, углеродистой или низкоуглеродистой стали. Состав низкоуглеродистой стали, из которой, в частности, выполняют подложку, следующий: 0,17-0,22 С; 0,40-0,60 Mn; Si<0,5; Ni<0,03; Cr<0,03; Р<0,04; Cu<0,03; Fe - остальное (в объемных процентах).
Приведенные в формуле изобретения соотношения титана и карбида кремния в порошке в совокупности с прочими существенными признаками формулы являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, что подтверждается примерами, представленными ниже в таблице.
Для проведения эксперимента использовались порошки титана TLSGD2 и карбида кремния SiC - 135.
Таблица | |||
№ | Ti, мас.ч. | SiC, мac.ч. | Свойства покрытия |
Пример 1 | 4 | 7 | По завершении лазерной наплавки на поверхности покрытия остаются нерасплавленные частицы SiC, что приводит к образованию трещин и пор. |
Пример 2 | 5 | 3 | В процессе лазерной наплавки выделяется TiC в виде дендритов, равномерно распределенных по объему покрытия. Получено качественное покрытие. |
Пример 3 | 6 | 4 | В наплавленных слоях образуются армирующие частицы мелкодисперсного, равномерно распределенного TiC. Получено качественное покрытие. |
Пример 4 | 6 | 5 | В наплавленных слоях образуются армирующие частицы мелкодисперсного, равномерно распределенного TiC. Получено качественное покрытие. |
Пример 5 | 7 | 6 | В процессе лазерной наплавки выделяется TiC в виде дендритов, равномерно распределенных по объему покрытия. Получено качественное покрытие. |
Пример 6 | 8 | 3 | Недостаточно твердое покрытие. |
В заявленном изобретении выбран размер частиц порошка, равный 20-100 мкм. С уменьшением размера порошка (например, ультра-мелкий порошок) менее 20 мкм снижается его подвижность, кроме того транспортировка порошка становится проблематичной. Использование порошка с размером частиц более 100 мкм не позволяет в достаточной мере фокусировать поток и приводит к потерям материала.
Таким образом, заявленная порошковая композиционная смесь, подаваемая в область действия лазерного луча, позволяет получать высококачественные (твердые и износостойкие с равномерно распределенным по объему покрытия карбидом титана) покрытия на металлической подложке.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для лазерной наплавки;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Claims (2)
1. Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку, отличающаяся тем, что она включает порошки из титана и карбида кремния с размером частиц 20-100 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
титан - 5-7,
карбид кремния - 3-6.
титан - 5-7,
карбид кремния - 3-6.
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что частицы порошка титана выполнены в виде сфер.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132862/02A RU2542922C2 (ru) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132862/02A RU2542922C2 (ru) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013132862A RU2013132862A (ru) | 2015-01-27 |
RU2542922C2 true RU2542922C2 (ru) | 2015-02-27 |
Family
ID=53280907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013132862/02A RU2542922C2 (ru) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542922C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700439C1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-09-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ аддитивного производства изделий из титановых сплавов с функционально-градиентной структурой |
RU2718793C1 (ru) * | 2019-03-05 | 2020-04-14 | Евгений Викторович Харанжевский | Способ получения сверхтвердых износостойких покрытий с низким коэффициентом трения |
RU2725469C1 (ru) * | 2019-12-16 | 2020-07-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологические Системы Защитных Покрытий" (Ооо "Тсзп") | Способ восстановления и упрочнения антивибрационных полок титановых лопаток компрессора гтд |
RU2740548C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2021-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ упрочнения листа из сплава на основе железа |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995024364A1 (fr) * | 1994-03-10 | 1995-09-14 | Societe Europeenne De Propulsion | Procede pour la protection contre l'oxydation de produits en materiau refractaire et produits ainsi proteges |
DE102005020611A1 (de) * | 2005-05-03 | 2006-11-16 | Bouaifi, Belkacem, Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. | Werkstoffsystem zum thermischen Beschichten zur Herstellung einer Schutzschicht auf metallischen Werkstücken |
RU2458168C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ получения порошковой композиции на основе карбосилицида титана для ионно-плазменных покрытий |
-
2013
- 2013-07-16 RU RU2013132862/02A patent/RU2542922C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995024364A1 (fr) * | 1994-03-10 | 1995-09-14 | Societe Europeenne De Propulsion | Procede pour la protection contre l'oxydation de produits en materiau refractaire et produits ainsi proteges |
RU2082824C1 (ru) * | 1994-03-10 | 1997-06-27 | Московский государственный авиационный институт (технический университет) | Способ защиты жаропрочных материалов от воздействия агрессивных сред высокоскоростных газовых потоков (варианты) |
DE102005020611A1 (de) * | 2005-05-03 | 2006-11-16 | Bouaifi, Belkacem, Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. | Werkstoffsystem zum thermischen Beschichten zur Herstellung einer Schutzschicht auf metallischen Werkstücken |
RU2458168C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Способ получения порошковой композиции на основе карбосилицида титана для ионно-плазменных покрытий |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700439C1 (ru) * | 2018-12-11 | 2019-09-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ аддитивного производства изделий из титановых сплавов с функционально-градиентной структурой |
RU2718793C1 (ru) * | 2019-03-05 | 2020-04-14 | Евгений Викторович Харанжевский | Способ получения сверхтвердых износостойких покрытий с низким коэффициентом трения |
RU2740548C1 (ru) * | 2019-11-26 | 2021-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ упрочнения листа из сплава на основе железа |
RU2725469C1 (ru) * | 2019-12-16 | 2020-07-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технологические Системы Защитных Покрытий" (Ооо "Тсзп") | Способ восстановления и упрочнения антивибрационных полок титановых лопаток компрессора гтд |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013132862A (ru) | 2015-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9856546B2 (en) | Metal powder | |
RU2014113180A (ru) | Порошок из кермета | |
Sharifitabar et al. | Microstructure and wear resistance of in-situ TiC–Al2O3 particles reinforced Fe-based coatings produced by gas tungsten arc cladding | |
RU2542922C2 (ru) | Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку | |
KR101279840B1 (ko) | 표면경화처리 합금철 물질 | |
JP6804982B2 (ja) | 炭化チタンを含むオーバーレイを調製する方法、及び組成物 | |
AU2017419294B2 (en) | Iron based alloy suitable for providing a hard and wear resistant coating on a substrate, article having a hard and wear resistant coating, and method for its manufacture | |
JP2009543699A (ja) | 高硬度/高耐磨耗性の鉄系肉盛溶接部材料 | |
CN104936727A (zh) | 制备含氮化铬的喷涂粉末的方法 | |
US20200392607A1 (en) | Carbide material for cutting devices and associated method of manufacture | |
JP2022500551A (ja) | ハイブリッドアルミニウム複合材料コーティングの形成のための方法及び組成物 | |
EP3371337B1 (en) | Method of layer-by-layer construction of a metallic part | |
CN109290698B (zh) | 以复合粉粒和实心焊丝为堆焊材料制备高硼合金的方法 | |
CN1929991B (zh) | 耐磨材料 | |
RU2542199C1 (ru) | Способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов | |
JP2016160500A (ja) | Wc系超硬合金およびその製造方法 | |
WO2021045183A1 (ja) | Ni基合金、Ni基合金粉末、Ni基合金部材、およびNi基合金部材を備えた製造物 | |
CN106148952B (zh) | 一种原位自生超粗晶wc增强铁基耐磨涂层的制备方法 | |
JP6551539B2 (ja) | 耐摩耗被膜を備えた摺動部品及び耐摩耗被膜の形成方法 | |
CN114855053B (zh) | 一种液压支架油缸内壁修复用合金粉末及激光熔覆方法 | |
JP5207922B2 (ja) | 表面硬装用バインダレス粉末 | |
JP2022144437A (ja) | Fe基合金及び金属粉末 | |
DE102005020611A1 (de) | Werkstoffsystem zum thermischen Beschichten zur Herstellung einer Schutzschicht auf metallischen Werkstücken | |
Nakonechnyi et al. | WC-based Cemented Carbides with Nanostructured NiFeCrWMo High-Entropy Alloy Binder | |
TWI494290B (zh) | 碳化物瓷金粉末之製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180717 |