Разработка составов и создание на меди диффузионных слоев электродуговой металлизацией с последующей термообработкой

• Автор: Украинцев, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

1.1. Легирование поверхности меди методом насыщения в порошковой смеси.

1.2. Технология электродуговой металлизации.

1.3. Исследование свойств поверхностного слоя на меди, получаемого путем нанесения и термообработки электродугового алюминиевого покрытия.

1.4. Защита электродуговых покрытий от окисления при нагреве

1.5. Применение Си А1 диффузионного слоя в доменном производстве.

1.6. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. Исследование диффузионных процессов в системе Си основа электродуго вое покрытие, содержащее , i, ,

2.1. Методика проведения исследований.

2.2. Исследование структуры поверхности меди с электродуговыми покрытиями.

2.3. Влияние алюминия на диффузию никеля, хрома и железа в медь

при нанесении и термообработке электродуговых покрытий

2.4. Расчет толщины диффузионного слоя в системе Си основа i электродуговое покрытие.
2.5. Влияние обмазки на диффузионные процессы между покрытием и основой
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. Исследование свойств диффузионного слоя, полученного
при термообработке электродуговых покрытий на медной основе
3.1. Оценка адгезии поверхностного слоя на меди
3.2. Исследование микротвердости поверхностного слоя на меди
3.3. Исследование жаростойкости поверхностного слоя на меди
3.4. Оценка износостойкости поверхностного слоя на меди
3.5. Повышение свойств поверхностного слоя на меди с использованием обмазки.
3.6. Выводы по главе.
ГЛАВА 4. Разработка технологии изготовления воздушных фурм доменных печей с защитным диффузионным слоем.
4.1. Оценка влияния покрытий на основе никеля на время проплавления деталей из меди при попадании на них жидкого чугуна
4.2. Практика эксплуатации фурм с никельсодержащими покрытиями
в доменном цехе ОАО Северсталь.
4.3. Практика эксплуатации фурм с обмазкой в доменном цехе ОАО
Северсталь.
4.4 Технология изготовления фурм с защитными никсльсодержащими покрытиями и обмазкой
4.5. Расчет ожидаемого экономического эффекта
4.6. Выводы по главе.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАШЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение


Увеличение времени насыщения приводит к интенсивному образованию в покрытии у2 и 5 фаз, что понижает жаростойкость диффузионного слоя . Обнаружено, что микроструктура и глубина диффузионного слоя зависят не только от температуры и продолжительности насыщения, но и от скорости нагрева. Ускорение нагрева, ведет к снижению глубины диффузионного слоя при одинаковом времени выдержки в области заданной температуры. При медленном нагреве 0Сч диффузионный слой формируется уже в период нагрева и к моменту достижения заданной температуры имеет глубину 0,,5 мм. Результаты металлографического исследования показывают, что при ускорении нагрева в диффузионных слоях преобладает у2фаза . Опыты показали, что оксиды меди, имеющие место на образцах без покрытия, не сопротивляются тепловым ударам и разрушаются после первой же тсплосмены. Испытание меди марки М1 с покрытием на окисление при 0С на воздухе показало, что термодиффузионное алитирование является перспективной защитой меди от окисления. Алитированные образцы окисляются значительно медленнее, быстро наступает стабилизация процесса повидимому, их окисление происходит по логарифмической зависимости. Образцы алитированной меди после окисления имеют плотный и прочный оксидный слой, который не отслаивается в условиях теплосмен. Установлено, что при 0С на поверхности алитированных образцов появляется пленка двойного оксида СиА, имеющего структуру типа шпинели, а также отмечается присутствие незначительного количества Си и СиО. При С, оксидный слой состоит из трех фаз несколько увеличивается содержание Си и СиО, но вместо СиА появляется у АОз плотный и устойчивый оксид, обладающий лучшими защитными свойствами . Установлено, что повышение температуры окисления до 0С способствует растворению алюминидных фаз, образующихся в процессе насыщения, и интенсивной диффузии алюминия вглубь, в результате чего ускоряется окисление меди 2. Что касается износостойкости, то у алитированных образцов из меди она увеличивается в 1,3 раза . Как показали исследования, в ряде случаев одного алигирования оказывается недостаточно для значительного повышения свойств поверхности медных изделий. Поэтому наряду с алюминием используют легирующие элементы железо, никель, хром и др. При совместной диффузии в медь алюминия и железа последнее замедляет диффузионные процессы, измельчает структуру, способствует достижению более высоких механических свойств . Достаточно полно изучен процесс диффузии в медь алюминия и никеля. Растворимость никеля в алюминии в твердом состоянии при температуре 0С равна 0,. При совместном насыщении меди алюминием и никелем диффузионный слой имеет четкую границу раздела с медью. Светлые столбчатые зерна схфазы вытянуты в направлении максимальной скорости диффузии . Рентгеноструктурный анализ показал, что, кроме атвердого раствора алюминия и никеля в меди, в диффузионном слое имеются следующие фазы Си9А, МА1Э А1, 2А, А. После насыщения медного образца из смеси алюминия и никеля, была проведена термическая обработка закалка при температуре 0С с охлаждением в воду и последующим 2х часовым отпуском при 0С. На основании данных рентгеноструктурного анализа при последовательном легировании меди алюминием и никелем можно заключить, что во внутренних слоях покрытия, граничащих с медью, из интерметалл иди ых соединений преобладают соединения алюминия с медыо Си9А, СиА. По мере приближения к поверхности образца увеличивается число и количество диффундирующих элементов и уменьшается количество фаз, образованных алюминием с медыо. На поверхности образца фаза СиА отсутствует, но обнаруживается ЫА1, А1 и МЛ. Испытания показали, что жаростойкость медных образцов при постоянной температуре, насыщенных А1 и 1 одновременно, превосходит жаростойкость меди . Однако испытания на жаростойкость меди в условиях теплосмен, насыщенной одновременно алюминием и никелем, а также последовательно, сначала алюминием 0С, 2 ч, затем никелем 0С, 2, 4, 6, 8 ч показали невысокие защитные свойства таких покрытий . Невысокие защитные свойства имели образцы из меди, диффузионнонасыщенной никелем.