Исследование процессов аргонодуговой наплавки купридов титана
- Authors: 1, 1
-
Affiliations:
- Тольяттинский государственный университет
- Issue: Vol 1 (2022)
- Pages: 389-390
- Section: Цифровые технологии в машиностроении: материаловедение и металлообработка
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr/article/view/107579
- ID: 107579
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Куприды титана применяются для защиты изделий из титана, стали и меди [1]. Покрытия на основе купридов титана обеспечивают повышение износостойкости, жаростойкости, коррозионностойкости изделий и имеют низкую склонность к образованию трещин [2]. Для повышения эксплуатационных свойств покрытий предлагается легировать их алюминием.
Цель — повышение срока эксплуатации изделий из титана и меди, снижение их стоимости за счет исследования процессов аргонодуговой наплавки сплавов на основе купридов титана.
Методика. Наплавку покрытий производили на титановые пластины (ВТ1-0) аргонодуговым способом неплавящимся вольфрамовым электродом с двумя присадочными проволоками из алюминиевой бронзы CuAl8 и алюминия Св A7.
Исследование химического состава наплавленного металла и отдельных структурных составляющих проводили методами растровой электронной микроскопии на комплексе сканирующего электронного микроскопа LEO 1455 VP (Сarl Zeiss, Германия).
Твердость нанесенных сплавов определяли по методу Роквелла с применением стационарного универсального твердомера HBRV-187.5.
Относительную износостойкость оценивали при абразивном изнашивании наплавленных образцов при трении о закрепленные абразивные частицы и оценивали по изменению их линейного размера. Жаростойкость наплавленных сплавов определяли по относительному изменению массы образцов, которые выдерживались в печи сопротивления при 800 °С.
Результаты. Проведенные исследования показали, что предложенный способ формирования купридов титана аргонодуговой наплавкой, легированных алюминием, позволяет получать валики со стабильными геометрическими параметрами удовлетворительного качества.
Химический состав наплавленного металла определяется режимами наплавки. В исследуемом диапазоне скоростей подачи присадочной проволоки CuAl8 формируются наплавленные валики с содержанием меди от 7,5 до 64,7 %, алюминия от 1 до 4,4 %. Применение второй присадочной проволоки Св A7 позволяет повысить содержание алюминия в металле наплавленного валика от 9,6 до 21 %. Регулирование скорости подачи присадочных проволок позволяет, таким образом, изменять химический состав наплавленного металла в широких пределах.
Микроструктурный анализ показал, что фазовый состав наплавленного металла в зависимости от химического состава представлен фазами: αTi, TiCu, Ti2Cu, TiCu2Al, TiCuAl, Ti3Al.
В зависимости от скорости подачи присадочных проволок твердость изменялась в диапазоне от 35 до 54 HRC.
Рис. Рентгеноспектральный микроанализ
Максимальное значение износостойкости наблюдается при скорости подачи проволоки из CuAl8 2 м/мин, алюминиевой проволоки Св A7 — 2,5 м/мин.
Жаростойкость с повышением содержания алюминия в наплавленном металле увеличивается с 1,5 до 28 раз по сравнению с титановым эталоном.
Выводы. Предложенный способ наплавки купридов титана, легированных алюминием, позволяет получать наплавленный металл с содержанием меди от 7,5 до 64,7 % и алюминия от 1 до 21 %. Фазовый состав наплавляемого металла может быть предсавлен: αTi, TiCu, Ti2Cu, TiCu2Al, TiCuAl, Ti3Al.
Максимальные значения твердости и износостойкости наблюдаются при наличии в структуре наплавленного металла фаз: Ti3Al, Ti2Cu + TiCuAl.
Максимальное значение жаростойкости наблюдается при наличии в структуре наплавленного метала фаз: Ti3Al, Ti2Cu и TiCu.
Full Text
Обоснование. Куприды титана применяются для защиты изделий из титана, стали и меди [1]. Покрытия на основе купридов титана обеспечивают повышение износостойкости, жаростойкости, коррозионностойкости изделий и имеют низкую склонность к образованию трещин [2]. Для повышения эксплуатационных свойств покрытий предлагается легировать их алюминием.
Цель — повышение срока эксплуатации изделий из титана и меди, снижение их стоимости за счет исследования процессов аргонодуговой наплавки сплавов на основе купридов титана.
Методика. Наплавку покрытий производили на титановые пластины (ВТ1-0) аргонодуговым способом неплавящимся вольфрамовым электродом с двумя присадочными проволоками из алюминиевой бронзы CuAl8 и алюминия Св A7.
Исследование химического состава наплавленного металла и отдельных структурных составляющих проводили методами растровой электронной микроскопии на комплексе сканирующего электронного микроскопа LEO 1455 VP (Сarl Zeiss, Германия).
Твердость нанесенных сплавов определяли по методу Роквелла с применением стационарного универсального твердомера HBRV-187.5.
Относительную износостойкость оценивали при абразивном изнашивании наплавленных образцов при трении о закрепленные абразивные частицы и оценивали по изменению их линейного размера. Жаростойкость наплавленных сплавов определяли по относительному изменению массы образцов, которые выдерживались в печи сопротивления при 800 °С.
Результаты. Проведенные исследования показали, что предложенный способ формирования купридов титана аргонодуговой наплавкой, легированных алюминием, позволяет получать валики со стабильными геометрическими параметрами удовлетворительного качества.
Химический состав наплавленного металла определяется режимами наплавки. В исследуемом диапазоне скоростей подачи присадочной проволоки CuAl8 формируются наплавленные валики с содержанием меди от 7,5 до 64,7 %, алюминия от 1 до 4,4 %. Применение второй присадочной проволоки Св A7 позволяет повысить содержание алюминия в металле наплавленного валика от 9,6 до 21 %. Регулирование скорости подачи присадочных проволок позволяет, таким образом, изменять химический состав наплавленного металла в широких пределах.
Микроструктурный анализ показал, что фазовый состав наплавленного металла в зависимости от химического состава представлен фазами: αTi, TiCu, Ti2Cu, TiCu2Al, TiCuAl, Ti3Al.
В зависимости от скорости подачи присадочных проволок твердость изменялась в диапазоне от 35 до 54 HRC.
Рис. Рентгеноспектральный микроанализ
Максимальное значение износостойкости наблюдается при скорости подачи проволоки из CuAl8 2 м/мин, алюминиевой проволоки Св A7 — 2,5 м/мин.
Жаростойкость с повышением содержания алюминия в наплавленном металле увеличивается с 1,5 до 28 раз по сравнению с титановым эталоном.
Выводы. Предложенный способ наплавки купридов титана, легированных алюминием, позволяет получать наплавленный металл с содержанием меди от 7,5 до 64,7 % и алюминия от 1 до 21 %. Фазовый состав наплавляемого металла может быть предсавлен: αTi, TiCu, Ti2Cu, TiCu2Al, TiCuAl, Ti3Al.
Максимальные значения твердости и износостойкости наблюдаются при наличии в структуре наплавленного металла фаз: Ti3Al, Ti2Cu + TiCuAl.
Максимальное значение жаростойкости наблюдается при наличии в структуре наплавленного метала фаз: Ti3Al, Ti2Cu и TiCu.
About the authors
Тольяттинский государственный университет
Email: akovtunov@rambler.ru
научный руководитель, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры сварки, обработки материалов давлением и родственных процессов
Russian Federation, СамараТольяттинский государственный университет
Author for correspondence.
Email: is19_98@mail.ru
студент, группа Мсб 1804а, институт машиностроения
Russian Federation, СамараReferences
- Евстропов Д.А. Формирование структуры и свойств композиционных покрытий системы Cu-Ti на поверхности медных деталей: дисс. … канд. техн. наук. Волгоград, 2016. 199 с.
- Острянко А.М. Исследование процессов наплавки сплавов системы титан: магистерская диссертация. Волгоград, 2016. 73 с.