Состав для многокомпонентного насыщения тугоплавких металлов

(54) СОСТАВ ДЛЯ НАСЦЕНИЯ ТУГОПЛАВ (57) Изобретение лургии. Цель изоб стойкости получае МНОГОКОМПОНЕНТН КИХ МЕТАЛЛОВосится к металетения - повьппениеых слоев к термоили цид э то гоотношении Дисилицид Дисилицид ла 1 Ч или металла при следующемомпонентов, мас.Ж:титана 21-25металЧ 1 22-26ий 1-3ла - СгБ 1 п ил осуддРственный комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРФ 1145055, кл . С 23 С 12/00, 1985. Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов, в частности к термодиффузионному насьпцению кремнием поверхностей изделий из тугоплавких металлов, и может быть использовано в авиационной, космической и других отраслях промышленности с целью повышения их эксплуатационной стойкости.Целью изобретения является повышение стойкости обрабатываемых изделий к термоциклическим ударам и улучшение технологичности состава,Состав для многокомпонентного на" сьпцения тугоплавких металлов, включающий порошок кремния, вещество, содержащее переходный металл 1 Ч или Ч 1 группы, фтористый алюминий, дополнительно содержит дисилицид титана, а в качестве вещества, содержащего переходный металл 1 Ч или Ч 1 группы, ди 2циклическим ударам и повьппение технологичности среды. Состав для ьс:огокомпонентнбго насьпцения тугоплавких металлов ,включает порошок кремния, вещество, содержащее переходный металл 1 Ч, Ч 1 групп , фтористый алюминий, и дисилицид титана, В качестве вещества, содержащего переходный металл 1 Ч. или Ч 1 группы, он содержит дисилицид этого металла, Соотношение компонентов следующее, мас,: дисилицид титана 21-25, дисилицид металла 22-26, фтористый алюминий 1-3, порошок кремния - остальное, Дисилицид металла - 2 гБ 1 п, или Сг 81 п, или МоЯ 1. 3 з,п. ф-лы, 1 табл,группыФтористый алюмингде дисилицид метал и 2 г 81 п, или Мо 8Насыщение в предлагаемой порошковой среде осуществляют в контейнерах из нержавеющей стали, герметизированных плавким затвором прио000 С в течение 6 ч.функциональное назначение каждого нз вводимых компонентов, их ГОСТЫ поставки и химические формулы следующие.Порошок кремния марки Кр 1 - Яь выполняет функцию поставщика актив ньгх атомов кремния,для образованияи исрхн ти обрабатываемых .зденую твердость металлов.Дисилициды циркония, хрома, молибдена и титана имеют дополнительную функцию - улучшение технологичности насьпцдющей смеси, так как ввод чистых элементов приводит к спеканию 30 смеси.фтористый алюминий является активатором процесса насьпцения, При температуре насьпцения фтористый алюминий 5взаимодействует с атомами кремния,хрома, циркония, молибдена, титана,образуя при этом газообразные соединения: фториды и субфториды кремния,хрома, циркония, молибдена, титана, 40Субториды этих элементов диспропорционируют на поверхности изделия собразованием атомдрных слоев кремния,хрома, циркония, молибдена титана,которые адсорбируются и диффундируют 45в основу, формируя на поверхности иэделия диффузионный слой силицидов, лелегированных гитдном, цирконием (хромом) молибденом,Порошковые среды, содержание компо.50нентов в которых выходит за предел,ограниченный формулой изобретения,не удовлетворяю поставленной цели последующим причинам (по к(моен". и,; при уме ьшении ко(пчествд порошка кремния ;ниждетсн интенсивносгь обрд овдн;я циффузинн го слоя, а при уве.:чении - ухулпгется качество полий жростойкого силицпдпого слоя,Диси:ицип хрома марки СВС/ДТ СгБ - выполняет функцию поставщикадктш(ных атомов кремния и хрома, Силицидный слой, легированный хромом,является жаростойким и отличаетсяболппей вязкостью и твердостью.Дисилицид циркония марки СВС/ДТ10ЕгЯ 1 п - выполняет функцию поставщика атомов кремния и циркония, Силипидный слой, легированный цирконием,является более жаростойким,Дисилицид молибдена марки 15СВС/ДТ- МоБ - выполняет функцию поставщика атомов кремния и молибдена. Силицидный слой, легированный молибденом, является более жаростойким. 20Дисилицид титана марки СВС/ДТ-Т 11 - выполняет функцию поставщика атомов кремния и титана.,Наличиетитана в силицидном слое позволяетувеличить жаростойкость и поверхностл(у (сп) гФФУи(зп(о сл(я ( снижд ется его термостойкость);при изменении количества дисилиц - да циркония (хрома, молибдена) интенсивность (бра ндния диффузионного слоя и ухудшаются его характеристики (жаростойкость, вязкость твердость);при изменении количества дисилицидд титана в смеси снижается интенсивность образования диффузионного слон и ухудшается его жаростойкость,при уменьшении количества фтористого алюминия н смеси снижается интенсивность ндсьпцения изделия д приувеличении - ухудшается ехнологичность состава за счет интенсивногогазовыделения продуктов разложенияфтористого алюминия в процессе нагрева под насьпцение,П р и м е р, Проводят диффузионноенасыщение титана марки ОТ 4 и ниобиямарки НЦУ в предлагаемых и известнойпорошковых средах, Температура ндсыощения 1000 С, продолжительность 6 ч,Процесс осуществляют н контейнерах с плавким затвором без применения вакуума и защитных атмосфер,Жаростойкость определяют по увеличению массы образца по отношению кединице площади поверхности образца(удельный прирост массы, г/м ) послеЯ.овыдержки образца при 1000 С в течение 50 ч в воздушной атмосфере,Стойкость обработанных образцовк термоциклическим ударам определяют по увеличению массы образца поотношению к единице площади поверхности образца после 200 циклов испытаний(удельный прирост массы - г/м ), Одинцикл испытаний состоит иэ нагреваообразцов до 1000 С в течение 5 мин иохлаждения при комнатной температуоре (20 С) в течение 5 мин, Испытания проводят в воздупной атмосфере,В результате силицирования в известном составе насьпцающан смесь спс -кается, поверхность образцов нос:енасьпцения дефектная (имеются палицысмеси).Ча тичное осдждение меди нд поверхности образцов приводит к рдз 1 еданию силицидного слоя при темперд -турах близких к 1000 С,Сравнительные данные по техно гичности известного и предпдгем(гс(1 станов насьпцаюших сред, ждротермостойкости обработаных бр;з -цон приведены в тдб.(ице,Сог глл ндскаадкллей Г рллы, маг, 7. Улельпкл 7 прис: гт ма Хлрлк герн тикл т хноцоли-ногти гог гала Жлрлсг,йклсть Тер мч гойко гь От 4 1 ппч (и. Известный составА 1 10, Б60, Со 7, А 1 ГЭ Э, 1 оОЭ 20 Эб 49 60 7 7 Смесь с некдс тся, Пн рх ость образцов дефектная. Преплагаемый сослал по г, 2 в г 1 едсндх формулы изобретенияЕг 81 с 22, Т 15 сс 21, 81, АГ 1 31 59 6 2 г 8 24, Т 181 с2 г 81 26, ТГБПредла га емый2 г 5 8, Т 181Игб з Эг 7, 1 1 8Предлаг аемыйСгйс 22, Т Я се 23, 81 25, 5 состав " 8 с став 21, Ы 51, 41 Г по и, 2, 64,а АР по и, Э в 56, А Е г 37 53 6 3 3, 4,6 5 лыхопяк 1 ий эа пределы Формулы 0,5 8,1 7,3 Э6,8 9,2 11 пределах Формулы иоплетения 1 6, 3 3,9 10 6 Смесь ие гпекается, Поверхность обработанных обрдэловчистая, Г, 2 5,3, 3 8 5 То зе Г 3, 4, 4 3, Э 1 5 То ве 3, льгходяз 1 нй эв пределы Формулы изобретения:А 1 Гз 0,5 9,5 7,8 15 12 Смесь частично сиеквется. Г 4 7,6 6,5 2 10 То ве 4 в пределах формулы изобретенияб39 10Г 2 49 325 8 Сг 5 гс 24, Т 9 сСг 5 сс 26 ТпсПгедлагесчыйСтос 18, Т 18 еСг 8 с 30, Т 8 ссПредлаглгмыйМо 81 в 22, Т 15 сМо 81 с 24, Тс 81 с 23, 25 состав 19 "1 27, Бс состав 21 51 23, 91 51. 61 46, А по и, 64,5, 39, А по п.56, А 1 51, А 6 Смесь не спекается. Поверх ность обработанных обраэиовчистая,Го 81 с 26, ТГБст 25, 8Предлагаемый сосгдаМопс 18, Т 18 гв 9,Мо 81 с 30, Тс 81 с 27, 52 46, А 1 ГЭ Э 4,3 по и, 4, выходящий эа 64, 5, А 1 Гз О, 5 7, 4 39, А 1 Гз 4 7 д 3,25 7 5 То вепределы формулы изобретения7,8 12 12 Смесь частично спекается6,5 13 1 О То ве термоциклическим ударам и повышения технологичности среды, он дополнительно содержит дисилицид титана, и вещество, выбранное из группы, содержащей дисилицид металла 1 Ч или Ч 1 группы, при следующем соотношении компонентов, мас,Х:ДИСИЛИЦИДтитана 21-25Дисилицид металла 1 Ч или ЧТ Как следует из результатон испытаний, жаро- и термостойкость образцонт обработанных в предлагаемом составе по и 2, для многокомпонентного насьпцения тугоилавких металлов н 10-12 раз для сплава ОТ 4 и в 8-11 раз для сплава НЦУ, ньппе чем обработанных в известном составе: жаро- и термостойкость образцов, обработанных в предлагаемом составе ио п. 3, в 6-8,5 раз для сплава ОТ 4 и в 12,5-15 раз для сплава НЦУ выше, чем обработанных в известном составе; жаро- и термостойкость образцов, обработанных н предлагаемой среде по и, 4, в 6-8,5 раз для сплава ОТ 4 и 12-15 раз для сплава НЦУ.выше, чем обработанных в известном составе,Предла гаемые насьпцающие с реды обладают хорошей технологичностью (не спекается, насыщенные образцы имеют чистую поверхность). 35 22-26 группыгсэтОрИСтЫЙалюминиЙПорошок кремния 4 О 1-ЗОстальное 2, Состав по п, 1, о т ли ч а ющ и й с я тем, что н качестве вещества, содержащего переходный металл 1 Чгруппы, он содержит дисилицид циркония,3. Состав по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве нещества, содержащего иерехдный металлЧ 1 группы, он содержит дисилицидхрома,4. Состав пои. 1, отл ичающ и й с я тем, что в качестве вещесЭна, содержащего переходный металл Ч 1группы, он содержит дисилицид молибдена,45 насьпцения тугоиланких металлов, нклю 55 чающий порошок кре.Мия и фтористый алюминий, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью поньпп ния стойкости получаемых диффуз 1 онГ 1 х слоев к Сормулаизобретения 1, Состав для многокомпонентного 9 Смесь не сиекагтга, Поверхность обработанныхбрлиов чнстаа.8 То ве7 То веизобретения11 Смесь частичнолеклелса 14 Тп ве