Эксплуатационные свойства интерметаллидных кокильных покрытий системы Ni-Al Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №02-2/2017 ISSN 2410-700Х_

время поперечной и продольной релаксации Т1 и Т2 ~ 10-7 с, а тим ~ 10-8 с, то для вычисления разности

населенностей можно воспользоваться адиабатическим приближением [2]. В этом случае вырождение для пороговой интенсивности накачки можно представить в виде:

15ch bvik52

^ 16^1 Чг2 N1

где: г - составной матричный элемент двухфотонного перехода, N -число атомов в единице объема, 8 -ширина линии лазерного излучения.

Для длин кюветы I=10 см, ширины линии лазерного излучения 8 = 0,4 см-1 , у =2730, 45 см-1, ширины линии ИК излучения АУИК =0,5 см-1, для р =2 Тор получим 1пор =7 МВТ/см2. Для ИК излучения

с у =2678 см-1 при АуИК =0,5 см-1 для р =3,8 Тор получим 1пор =70 МВт/см2. Экспериментальные

значения равны 1пор=12 МВт/см2 и 1пор =60 МВт/см2. Расхождения между вычисленными значениями и

измеренными в эксперименте можно объяснить тем, что при вычислении разности населенности на ИК переходах не учитывались эффекты самовоздействия и многомодовая структура накачки [2]. Список использованной литературы

1. Бахрамов С.А., Илькова Л.Ш., Кирин И.Г., Хабибуллаев П.К. ИК лазеры на парах металлов // Тезисы докладов на II Всесоюзной конференции «Оптика лазеров» (Ленинград, 4-6 января) 1980, - С.110.

2.Бахрамов С.А., Драбович К.Н., Кирин И.Г., Хабибуллаев ПК. Сильное самоискривление асимметричного пучка в парах калия // ЖТФ. -1980, - Т.50, в. 10. - С.2228 -2230

© Кирин И.Г., 2017

УДК 621.793.5

Ковтунов Александр Иванович

д.т.н., доцент, ТГУ, г. Тольятти, РФ Острянко Алексей Михайлович

студент магистратуры, ТГУ, г. Тольятти, РФ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ КОКИЛЬНЫХ

ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ №-М

Аннотация

Проведены исследования процессов формирования покрытий на основе алюминидов никеля жидкофазным алитированием стали с никелевым покрытием. Установлено влияние времени алитирования на структуру алюминиево-никелевых покрытий. Проведены испытания на эрозионную стойкость алюминиево-никелевых покрытий.

Ключевые слова

интерметаллидные сплавы, алюминиды никеля, покрытия, диффузионный отжиг, алюминий, никель

Интерметаллидные сплавы системы №-А1 обладают высокой жаростойкостью и могут применяться в качестве материала для формирования поверхностных слоев стальных деталей, работающих в условиях повышенных температур, в том числе для кокилей и изложниц для литья алюминия [1, 2]. Для получения

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №02-2/2017 ISSN 2410-700Х_

жаростойких покрытий была предложена технология предварительного гальванического нанесения никеля на поверхность стальных изделий с последующим жидкофазным алитированием.

Для исследования процессов формирования и свойств жаростойких покрытий на основе алюминидов никеля была проведена серия экспериментов со стальными образцами покрытыми никелем с 5%-ым содержанием фосфора. Поверхность образцов предварительно обезжиривали в 20%-м растворе едкого натрия. После промывки в горячей и холодной воде образцы покрывали водным раствором флюса системы KF-AIF3 и сушили при температуре 140-150оС [1]. После сушки образцы алитировали в алюминиевом расплаве. Алитирование образцов производили при температуре 950оС в расплаве алюминия А7, а также в расплавах алюминия А7 с добавлением 10%Ni и 20%Ni. Время выдержки образца в расплаве варьировалось от 3 до 40 секунд.

Для оценки эрозионной стойкости покрытий на основе алюминидов никеля было предложено использовать специализированную автоматическую установку (рис.1, рис.2), состоящую из штока с закрепленным образцом и электромеханического привода, обеспечивающего перемещение штока с образцом [3].

г

Рисунок 1 - Установка для определения эрозионной стойкости покрытий: 1. муфельная печь, 2. плита из огнестойкого материала, 3. тигель с расплавным металлом, 4. исследуемый образец, 5. основание установки, 6. шток, 7. каретка, 8. винтовая пара, 9. двигатель, 10. блок управления

Для проведения испытаний в муфельной печи (поз.1), устанавливается тигель (поз.3) с расплавленным алюминиевым сплавом. Верх печи накрыт плитой из огнеупорного материала (поз.2) в центре которого проделано отверстие для прохождения вертикального штока (поз.6), с закрепленным на нем образцом (поз.4) [3].

Блок управления, управляя двигателем (поз.9), через трапецеидальную винтовую пару (поз.8) приводит в движение каретку (поз.7) со штоком и образцом. Концевые выключатели (поз.2) контролируют глубину погружения образца в тигель и высоту его подъема. Скорость перемещения возвратно-поступательных движений в каждом цикле работы установки стабильны и одинаковы [3]. Время одного цикла работы составляло 60с в расплаве и 60с на воздухе.

Рисунок 2 - Внешний вид установки для определения эрозионной стойкости покрытий

Металлографический анализ покрытых образцов показал, что при температуре 950оС и времени выдержки 3 секунды образуется интерметаллидный слой толщиной более 100 мкм (рис.3) на основе фаз МАЬ, №2АЬ. Увеличение времени выдержки образца до 20 секунд уже приводит к растворению никеля в алюминиевом расплаве и его отсутствию в покрытии (рис.4, табл.1). Легирование алюминиевого расплава дополнительным количеством никеля способствует снижению скорости растворения покрытия №-Р с поверхности образца и большему содержанию никеля в составе интерметаллидного покрытия (рис.5, табл.2).

Спектр 2 □

Спектр 3

.О „ Я .СПекгр 10

Спектр Спектр 6

Спектр 8

яр® ж зг ^^ т

—-1 Спектр 11

I& Жп.'аМс вми>

ШпщЯНИЯпПЯВН

Спектр 12 Спектр 13

ЯI -

-

1 Я

шЛ

щШкшЛ

гяШ^Л

Рисунок 3 - Расплав А7, Т=950оС, t=3c

Рисунок 4 - Расплав А7, Т=950оС, г=10с

Химический состав покрытия к рисунку 4

Таблица 1

Название спектра Mg, % А1, % Si, % Fe, % №, % Zn, %

Спектр 15 9.89 34.23 36.28 13.72 5.89

Спектр 16 56.57 41.32 2.12

Спектр 17 54.79 45.21

Спектр 18 55.75 44.25

Спектр 19 55.12 44.88

Спектр 20 55.01 44.99

Спектр 21 52.85 47.15

Спектр 22 6.04 0.36 93.61

Тобйт

Рисунок 5 - Расплав А7+20%№, Т=950°С, 1=3 с

Таблица 2

Химический состав покрытия к рисунку 5

Название спектра А1, % 81, % Р, % Сг, % Fe, % N1, % Си, %

Спектр 57 74.20 2.82 22.98

Спектр 58 61.08 3.56 3.47 31.88

Спектр 59 52.13 4.22 3.46 40.19

Спектр 60 55.11 1.29 5.13 38.47

Спектр 61 53.40 0.76 44.60 1.24

Спектр 62 43.68 0.58 55.74

Спектр 63 52.85 7.96 39.19

Спектр 64 46.98 5.22 1.65 46.14

Спектр 65 56.41 4.94 7.20 31.45

Спектр 66 49.96 3.39 2.81 43.84

Спектр 67 51.25 4.10 4.26 40.39

Спектр 68 0.31 0.21 99.48

Спектр 69 89.94 0.27 0.47 8.35 0.96

Испытания стального образца с покрытием №-Р и алитированного в расплаве А7+20%№ при Т=950оС и времени выдержки 3 секунды на эрозионную стойкость показали, что разрушение покрытия происходит после 300 циклов работы (рис.6, г).

а) б) в) г)

Рисунок 6 - Внешний вид образца при испытании на эрозионную стойкость: а) до испытания; б) 100 циклов работы; в) 200 циклов работы; г) 300 циклов работы

Испытание на эрозионную стойкость стального образца без покрытия показали, что уже через 60 циклов на поверхности наблюдаются очаги эрозии (рис.7).

Выводы

1. Предложена технология формирования постоянных покрытий литейных металлических форм, заключающаяся в предварительном гальваническом нанесении на поверхность стальных форм никелевого покрытия и последующем жидкофазном алитировани для формирования интерметаллидного слоя на основе алюминидов никеля.

2. Предложенная технология обеспечивает формирование постоянных покрытий на основе интерметаллидных сплавов никель-алюминий, позволяющих повысить стойкость металлических форм в алюминиевом расплаве не менее чем в 5 раз.

Рисунок 7 - Внешний вид образца после испытания на эрозионную стойкость

Список использованных источников

1. Колачев, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов / Б.А. Колачев, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. - М.: МИСИС, 1999. - 416 с.

2. Ковтунов А.И, Чермашенцева Т.В., Мямин С.В. Исследование процессов жидкофазного формирования покрытий на основе алюминидов никеля/ А.И.Ковтунов, Т.В. Чермашенцева, С.В. Мямин //Упрочняющие технологии и покрытия. №4, 2013. С.24-28.

3. Ковтунов А.И., Семистенов Д.А., Новский И.В., Плахотный Д.И., Бочкарев А.Г. Методика и оборудование для испытания эрозионной стойкости постоянных покрытий металлических литейных форм// журнал «Литейщик России» №1 2016 года. - С. 36-38

© Ковтунов А.И., Острянко А.М., 2017

УДК 744.43

Н.П. Коренвайн

ст. преподаватель КФ МГТУ им Н.Э. Баумана,

г. Калуга, РФ E-mail: katya- [email protected]

ИЗОБРАЖАЕМ РЕЗЬБУ БЕЗ ОШИБОК Аннотация

Предметом исследования является учебный процесс по дисциплине «Инженерная графика» в техническом ВУЗе в пределах темы «Изображение резьбы». Предлагается форма проведения аудиторных