Лекции 13-18. Поверхностные процессы в различных условиях создания поверхностей.

Лекция 13. Происхождение в структуре поверхностного слоя материала упрочняющих фаз при сварке и родственных процессов.

Свойства интерметаллидных упрочняющих фаз.Карбиды.

Специальные свойства изделий (износостойкость, жаростойкость и пр.) обеспечиваются присутствием в структуре поверхностного слоя материала упрочняющих фаз. В качестве их используются интерметаллиды и металлоиды.

Упрочняющие фазы появляются в структуре поверхностного слоя при изготовлении деталей, а также при определенных условиях в процессе эксплуатации. При изготовлении деталей упрочняющие фазы могут вводиться в поверхностный слой в готовом виде, а также образовываться при наплавке, напылении и других видах обработки.

Интерметаллиды.

Химические соединения металлов друг с другом называют интерметаллидами или металлидами. Большинство интерметаллидных соединений обладают достаточно высокими температурами плавления, прочностью и твердостью, что позволяет получать на их основе износостойкие, коррозионностойкие и жаростойкие поверхностные слои.

В сложнолегированных сплавах количество образующихся интерметаллидных соединений может быть достаточно велико. В качестве примера будут рассмотрены соединения, образующиеся в системе Ni-Al.

Алюминий со многими металлами (Ni, Co, Ti, Zr и др.) образует многочисленные соединения интерметаллидного типа. Наибольшее распространение в покрытиях, получаемых с помощью газотермического напыления, получили никелиды алюминия или алюминиды никеля NiAl и Ni Al.

Алюминиды и сплавы на их основе представляют интерес для покрытий, работающих при высоких температурах, окислительных средах, в условиях термических ударов. Характеризуются высокой температурой плавления (1400-1600°С) и жаропрочностью при окислении на воздухе до 1200°. Особенно ценны сплавы на основе NiAl и Ni Al комплекснолегированные хромом, вольфрамом, молибденом, кобальтом и др.

При напылении используют как готовые алюминиды (ПН 70 Ю 30; ПН 85 Ю 15 и др.), так и композиционные термореагирующие порошки (НА 67; ПТ НА 01 и др.).

Для получения стабильных свойств напыленных покрытий наиболее целесообразно использовать готовые алюминиды или сплавы на их основе. Однако адгезионная прочность (прочность сцепления с поверхностью) покрытий из готовых алюминидов значительно ниже, чем у термореагирующих порошков (до 30 МПа).

Применяемые композиционные термореагирующие порошки системы Ni-Al образуют алюминиды в результате экзотермической реакции:

Ni + Al = NiAl + Q

3Ni + Al = Ni Al + Q

Полнота протекания реакций зависит от температуры напыляемых частиц и времени их нахождения в реакционной зоне. При создании оптимальных условий реализуется максимальный тепловой эффект реакций. В реальных условиях газотермического напыления трудно добиться полного завершения экзотермических реакций и в покрытиях встречаются все фазы характерные для системы Ni-Al. Наряду с равновесными значительную долю составляют метастабильные фазы, обладающие еще более высокой микротвердостью Ni Al, NiAl, Ni Al , NiAl ).