Термодиффузионное упрочнение медных деталей

Многофункциональные материалы и технологии

Назначение: разработка относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке и может быть использована для изготовления диффузионно-упрочненных медных деталей, имеющих повышенную долговечность при эксплуатации в условиях высоких температур и коррозионного изнашивания.

Основные характеристики: разработка направлена на получение жаростойких термодиффузионных слоев на меди и медных сплавах. Медь и ее сплавы часто используются при изготовлении теплоотводящих элементов технологического оборудования: кристаллизаторы и фурмы металлургического производства, различные охлаждающие устройства химической отрасли, подфильерные холодильники стекольного производства и пр., которые эксплуатируются в условиях воздействия высоких температур и агрессивных сред в виде паров и веществ, вызывающих активную коррозию поверхности изделий. Обладая высокой теплопроводностью, медь имеет низкую жаростойкость и коррозионную стойкость в некоторых средах, в частности быстро разрушается под действием серы и ее соединений.
Способов защиты меди и медных сплавов в настоящее время достаточно много, все они направлены на создание барьерного слоя на поверхности изделия. Однако они достаточно дороги, например, гальванические покрытия Ni–P, кроме характерной очевидной дороговизны на изделиях сложной геометрической формы реализуются с большими трудностями. Наиболее рациональным способом защиты от высокотемпературного окисления и коррозии меди является термодиффузионное насыщение элементами, образующими при окислении плотные, устойчивые оксидные слои. Поэтому в представленной разработке упрочнение реализовано через комплексное насыщение из смеси специального состава, преимущественно алюминием.
Традиционные алитированные слои эффективно защищают основной металл от проникновения кислорода и других веществ, поскольку при повышенных температурах на поверхности образуется оксид алюминия или шпинель, обладающая улучшенными защитными свойствами, чем CuO и CuO₂. Однако повысить стойкость и технологичность процесса позволяет использование разработанных составов смесей для комплексного насыщения. Алюминий – бор-содержащие насыщающие смеси позволяют проводить насыщение при более низких температурах и обеспечивать более высокую стойкость термодиффузионного защитного слоя.
Диффузионный слой, как правило, включает три зоны: ближе к поверхности твердый раствор толщиной около 5…10 мкм, глубже – комплекс алюминидных фаз, это твердые растворы на основе соединений Cu₃Al и Cu₉Al₄ общей толщиной 35…40 мкм, а также переходная зона (до 8 % Al масс.), представляющая собой α-фазу толщиной 10…20 мкм. После последующего после насыщения процесса окисления на поверхности рентгеноструктурным анализом также обнаруживается фаза Al₂O₃, как результат взаимодействия с кислородом воздуха уже сформировавшегося диффузионного слоя.

Технико-экономическое обоснование: разработанные комплексные технологии и насыщающие среды для порошкового насыщения из алюминий-бор-содержащих смесей не имеют в своем составе дефицитных и экологические небезопасных компонентов, смеси характеризуются низкой стоимостью 5 – 8 USD /кг, что 2-3 раза дешевле зарубежных аналогов. Процесс упрочнения реализуется на стандартном термическом оборудовании (шахтные печи), при наличии такого рода оборудования на производстве капитальные затраты минимальны.

Разработчик: Дашкевич В.Г., к.т.н.

Контакты: тел. +375 (17) 293 96 85, e-mail: ontim@bntu.by

Расположение фото: С наездом на шапку

Видео (файл):

Связанные товары по фильтру: []

Описание для анонса:

Картинка для анонса: Array

Детальное описание: Назначение: разработка относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке и может быть использована для изготовления диффузионно-упрочненных медных деталей, имеющих повышенную долговечность при эксплуатации в условиях высоких температур и коррозионного изнашивания.

Основные характеристики: разработка направлена на получение жаростойких термодиффузионных слоев на меди и медных сплавах. Медь и ее сплавы часто используются при изготовлении теплоотводящих элементов технологического оборудования: кристаллизаторы и фурмы металлургического производства, различные охлаждающие устройства химической отрасли, подфильерные холодильники стекольного производства и пр., которые эксплуатируются в условиях воздействия высоких температур и агрессивных сред в виде паров и веществ, вызывающих активную коррозию поверхности изделий. Обладая высокой теплопроводностью, медь имеет низкую жаростойкость и коррозионную стойкость в некоторых средах, в частности быстро разрушается под действием серы и ее соединений.
Способов защиты меди и медных сплавов в настоящее время достаточно много, все они направлены на создание барьерного слоя на поверхности изделия. Однако они достаточно дороги, например, гальванические покрытия Ni–P, кроме характерной очевидной дороговизны на изделиях сложной геометрической формы реализуются с большими трудностями. Наиболее рациональным способом защиты от высокотемпературного окисления и коррозии меди является термодиффузионное насыщение элементами, образующими при окислении плотные, устойчивые оксидные слои. Поэтому в представленной разработке упрочнение реализовано через комплексное насыщение из смеси специального состава, преимущественно алюминием.
Традиционные алитированные слои эффективно защищают основной металл от проникновения кислорода и других веществ, поскольку при повышенных температурах на поверхности образуется оксид алюминия или шпинель, обладающая улучшенными защитными свойствами, чем CuO и CuO₂. Однако повысить стойкость и технологичность процесса позволяет использование разработанных составов смесей для комплексного насыщения. Алюминий – бор-содержащие насыщающие смеси позволяют проводить насыщение при более низких температурах и обеспечивать более высокую стойкость термодиффузионного защитного слоя.
Диффузионный слой, как правило, включает три зоны: ближе к поверхности твердый раствор толщиной около 5…10 мкм, глубже – комплекс алюминидных фаз, это твердые растворы на основе соединений Cu₃Al и Cu₉Al₄ общей толщиной 35…40 мкм, а также переходная зона (до 8 % Al масс.), представляющая собой α-фазу толщиной 10…20 мкм. После последующего после насыщения процесса окисления на поверхности рентгеноструктурным анализом также обнаруживается фаза Al₂O₃, как результат взаимодействия с кислородом воздуха уже сформировавшегося диффузионного слоя.

Технико-экономическое обоснование: разработанные комплексные технологии и насыщающие среды для порошкового насыщения из алюминий-бор-содержащих смесей не имеют в своем составе дефицитных и экологические небезопасных компонентов, смеси характеризуются низкой стоимостью 5 – 8 USD /кг, что 2-3 раза дешевле зарубежных аналогов. Процесс упрочнения реализуется на стандартном термическом оборудовании (шахтные печи), при наличии такого рода оборудования на производстве капитальные затраты минимальны.

Разработчик: Дашкевич В.Г., к.т.н.

Контакты: тел. +375 (17) 293 96 85, e-mail: ontim@bntu.by

Детальная картинка: Array