Разработка композиционной проволоки для сварки и наплавки сплавов на основе Ni3Al

• Автор: Дубцов, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Кандидатская диссертация Дубцова Ю. Н. Условные обозначения

АДНн — аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом с использованием композиционной проволоки как присадки;

АДНп - аргонодуговая наплавка плавящейся электродной композиционной проволокой;

ACM - атомно-силовая микроскопия;

ВИАМ - Всероссийский институт авиационных материалов;

ГТД - газотурбинный двигатель;

ЖНС - жаропрочный никелевый сплав;

КП - композиционная проволока;

ЛЭ - легирующий элемент;

НТХС — наночастицы тугоплавкого химического соединения;

ПП - порошковая проволока;

СК - секционный кристаллизатор;
ТО - термическая обработка;
т.п.у. - топологически плотноупакованный;
ТХС - тугоплавкое химическое соединение;
ЭШН - электрошлаковая наплавка;
ЭШП - электрошлаковый переплав;
NASA - National Aeronautics and Space Administration;
Траб - рабочая температура; p - удельная масса;

Кандидатская диссертация Дубцова 10. Н. Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННЫЕ ЖАРОПРОЧНЫЕ ДО 1200 °С СПЛАВЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССАХ
1.1. Классификация и эволюция жаропрочных сплавов, эксплуатирующихся в диапазоне температур 800... 1150 °С
1.1.1. Структура и свойства жаропрочных суперсплавов на основе никеля
1.1.2. Жаропрочные сплавы на основе кобальта
1.1.3. Новые сплавы на основе y'-Ni3Al
1.1.4. Обоснование выбора системы легирования наплавленного металла на основе y'-Ni3Al
1.2. Пути повышения жаропрочности сложнолегированных сплавов на основе y'-Ni3Al при температурах 1150... 1250 °С
1.2.1 Влияние легирующих элементов на формирование вторичных наноразмерных упрочняющих фаз
1.2.2 Перспективы модифицирования сплавов наночастицами тугоплавких химических соединений
1.3 Технологические и металлургические особенности сварки сплавов на основе никеля и y'-Ni3Al
1.5 Материалы для сварки и наплавки сплавов на основе y'-Ni3Al.
Выводы к главе
Цель и задачи исследований
2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Технологическое оборудование и материалы для изготовления КП
Кандидатская диссертация Дубцова Ю. Н. Содержание
2.2. Методики наплавки и подготовки образцов для экспериментальных исследований
2.3. Методики металлографических исследований наплавленного металла
2.4. Методики рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализов наплавленного металла
2.5. Методики исследования эксплуатационных свойств наплавленного металла
2.5.1. Склерометрические исследования высокотемпературной износостойкости наплавленного металла и сварных швов
2.5.2. Исследование стойкости наплавленного металла к образованию трещин термической усталости
2.5.3. Исследование прочности сварного соединения при повышенной температуре
2.6. Исследование сварочно-технологических свойств КП
Выводы к главе
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КП И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕЕ СВАРОЧНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
3.1. Разработка конструкций КП
3.1.1. Разработка методики расчета состава КП
3.1.2. Проектирование КП в программном продукте А1Ме-\'ігеЕаВ
3.2. Исследование сварочно-технологических свойств
разработанной электродной КП
3.3. Технология производства КП
Выводы к главе

Кандидатская диссертация Дубцова Ю. Н. Глава
Известно, что для реализации гарантированного перехода нанокомпонентов из сварочных материалов в наплавленный металл следует использовать сварочные процессы, обеспечивающие кратковременный термический цикл и небольшой объем сварочной ванны. Минимальное термическое воздействие на металл характерно для электроискровой сварки. При сварке таким способом тонких пластин из сплава системы А1-81 [78] с использованием алюминиевых электродов, содержащих наночастицы кремния, получены высококачественные наноструктурированные сварные швы. Также показано [79], что полученные электроискровым способом покрытия с использованием кобальтовых электродов с наночастицами карбида УС имеют однородную аморфную структуру и обладают лучшей износостойкостью и пониженным коэффициентом трения по сравнению с покрытием, полученным с применением электродов из твердого сплава ВК8.
Способом совместного воздействия магнетрона и импульсного лазерного излучения сформированы покрытия, содержащие наночастицы ¥С и дисульфида ¥82 [80]. Установлено, что пластичные частицы У5>2 однородно распределяются в объеме матрицы сплава, обеспечивая пониженный коэффициент трения и высокие трибологические характеристики композиционного покрытия при максимальной скорости его перемещения в воздухе и вакууме. Выявлена эффективность модифицирования металла сварных швов жаропрочных [81] и углеродистых сплавов [82] при введении НТХС в сварочную ванну в процессе лазерной сварки. Электронно-лучевая наплавка жаростойких сплавов на основе никеля с использованием металлических микропорошков, содержащих наноразмерный диборид титана, также обеспечивает мелкодисперсную структуру металла с однородным распределением упрочняющих фаз, что способствует повышению его износостойкости [83]. Плазменная наплавка с подачей в разрядную камеру плазмотрона металлических микропорошков, содержащих наночастицы А12Оз [84, 85], способствует не только повышению механических свойств и однородности структуры