Покрытия алюминидные диффузионные

Рис.13.1. Микроструктура алюминидных диффузионных покрытий на никелевом суперсплаве

Диффузионные покрытия. Алюминидные покрытия Al-Si на боковые поверхности образцов наносили по шликерной и суспензионной технологиям [215, 230]. [c.370]

Определяющую роль в работоспособности покрытия играет состав подложки. В табл. 13.2 приведены данные о стойкости к окислению распространенных диффузионных алюминидных покрытий на некоторых суперсплавах. Большие различия в сроках службы покрытий связаны с различным содержанием алюминия в подложке, что влияет на скорость диффузионного [c.103]

Рис.13.5. Пузырчатое окисление в зоне взаимной диффузии у никелевого суперсплава с диффузионным алюминидным покрытием

ПОДЛОЖКИ, так же как и стойкость диффузионных алюминидны покрытий. [c.108]

Легированные алюминидные покрытия могут быть получены при насыщении из порошков алюминидов тугоплавких металлов, которое проводят в вакууме при температурах 1000—1300° С. Так, после обработки ниобия в порошке алюминида вольфрама при 1200° С в вакууме 5-10 мм рт. ст. за 20 ч получен диффузионный слой толщиной —85 мкм, состоящий из легированного вольфрамом алюминида ниобия и отличающийся повышенной жаростойкостью. [c.268]

Поскольку насыщение только одним алюминием не обеспечивает необходимых защитных свойств покрытий, особенно на тугоплавких металлах и сплавах, обычно применяют комплексное диффузионное легирование (одновременно или последовательно) алюминием совместно с другими элементами, например кремнием, титаном, ниобием, танталом, хромом. Такие типы модифицированных алюминидных покрытий будут рассмотрены ниже. [c.268]

Для обеспечения равномерности по толщине и однородности по составу диффузионного слоя суспензию готовят из порошков мелких фракций (0,040 мм и менее). Суспензионный метод чаще всего применяют для нанесения алюминидных покрытий. При этом если для жаропрочных сплавов на основе железа, никеля и кобальта обычно ограничиваются только одним порошком алюминия, то для тугоплавких металлов (ниобий, тантал, молибден, вольфрам) и сплавов на их основе чаще применяют смеси порошков, получая модифицированные алюминидные покрытия. [c.275]

Подробный анализ имеющейся информации о комплексных диффузионных покрытиях представляет собой предмет самостоятельного исследования и выходит за рамки данной книги. Поэтому кратко рассмотрим лишь сравнительно небольшое число работ, иллюстрирующих преимущества комплексных покрытий перед однокомпонентными (полученными при насыщении одним элементом). В качестве примеров выбраны комплексные покрытия на никелевых сплавах, а также силицидные и алюминидные модифицированные покрытия на тугоплавких металлах (ЫЬ, Та, Мо, У) и их сплавах. [c.283]

Приведенные примеры показывают, что алюминидные покрытия по-прежнему остаются пока основным типом защитных жаростойких покрытий для жаропрочных сплавов на основе никеля, кобальта и железа. Их эксплуатационные свойства можно повысить диффузионным легированием поверхности, т. е. комплексным насыщением алюминием совместно с другими элементами. [c.292]

Алюминидно-силицидное покрытие весьма эффективно используют для защиты от окисления ванадиевых сплавов. Для этого на поверхность детали наносят обмазку на нитроцеллюлозном лаке, содержащую, % 48—68 Ag, Си или 5п 1,5—20 51, 15— 25 А1 и 15—25 лака. После выжигания лака деталь отжигают при 980—1090° С и выдержке 1—4 ч, что обеспечивает получение защитного диффузионного покрытия, которое защищает сплавы ванадия от окисления при 1200° С в течение 10 ч и более. [c.296]

Никель-алюминидные покрытия снижают скорость окисления сталей на воздухе при 900—1000° С в среднем в 8—10 раз. Потеря защитных свойств покрытием обусловлена главным образом диффузионными процессами на границе основа—покрытие. [c.336]

В работе [17, с. 150] изучены диффузионные процессы при службе никель-алюминидных покрытий, нанесенных на сталь Ст. 3. Отжиг покрытых образцов в вакууме 10 мм рт. ст. при 900 и 1000° С показал, что диффузия никеля в сталь происходила значительно интенсивнее и на большую глубину, чем диффузия алюминия. Введение небольших количеств (—2%) фосфора в покрытие (фосфор осаждался химическим способом совместно с никелем на частицы исходного порошка алюминия) почти на порядок снижает коэффициент диффузии никеля в сталь и увеличивает энергию активации, уменьшая глубину проникновения его в основу в 3,5— 5 раз. Высказано предположение, что фосфор, обладая малым ионным радиусом, диффундирует в решетку железа, уплотняя ее и тем самым тормозя диффузию никеля. [c.336]

Разнообразные диффузионные покрытия, полученные на никелевых сплавах и на тугоплавких металлах, рассмотрены в книге (143], где подчеркнуто, что для высокотемпературной защиты сплавов на основе никеля по-прежнему наиболее перспективными и эффективными остаются алюминидные покрытия, которые целесообразно легировать бором, кремнием, хромом, титаном, танталом, ниобием, бериллием, магнием и другими элементами. [c.270]

Широко распространены диффузионные алюминидные покрытия на жаропрочных никелевых сплавах, которые получают насыще- [c.233]

Хромовые диффузионные покрытия обеспечивают существенно лучшую защиту лопаток из жаропрочных сплавов как от сульфидной коррозии, так и от эрозии по сравнению с алюминидными. Особенностями процессов диффузионного насыщения хромом являются. [c.332]

Диффузионные покрытия. Применение простых алюминидных диффузионных покрытий в случаях, когда основной проблемой является горячая коррозия, обычно дает неудовлетворительные результаты даже при относительно мягких коррозионных условиях [24]. Коммерческая доступность платиноалюминид-ных покрытий с начала семидесятых годов позволила заметно улучшить сопротивление алюминидых покрытий горячей коррозии. Были разработаны и другие алюминидные покрытия, где платина заменена менее дорогими драгоценными металлами, такими как родий или палладий, но они по своим возможностям уступают покрытиям с платиной. Однако с учетом стоимости, эти, а также различные силицидные и двойные хромоалюминиевые диффузионные покрытия могут стать более привлекательными для применения в менее тяжелых коррозионных средах. [c.109]

В работе [17, с. 124] исследован процесс комплексного насыщения сплава ЖС6К алюминием совместно с танталом или ниобием, изучены фазовый состав и структура покрытий и их стойкость против окисления при 1100° С в продолжение 100—300 ч. Покрытия наносили методом окраски или окунания в шликер с последующим отжигом (после предварительной сушки) при температуре 1050° С в течение 4 ч в вакууме 1-10 мм рт. ст. Шликер готовили из порошка алюминия (ПАК-3) и порошков ниобия или тантала зернистостью до 40 мкм растворителем служил параксилол, стабилизатором — полистирол. Толщина наносимого слоя составляла приблизительно 0,1 мм. Исследования жаростойкости сплавов показали, что лучшими защитными свойствами обладали покрытия из шликеров, в которых металлы были взяты в соотношении, % (по массе) 70 Та + 30 А1 и 60 № + + 40 А1. Глубина алюминидных покрытий, легированных танталом, составляла 50—60 мкм, ниобием 90—100 мкм. При испытаниях таких покрытий на жаростойкость в них происходят в общем те же структурные и фазовые превращения, что и в чисто алюминидных покрытиях, однако диффузионные процессы значительно замедляются. Это и является причиной более высоких защитных свойств комплексных покрытий. [c.290]

Повышение жаростойкости и сопротивляемости электрохимической коррозии стальных лопаток объясняется строением диффузионного алюминидного подслоя, получаемого низкотемпературным алитированием порошков и покрытого стеклокерамической пленкой, создаваемой методом растворной керавшки из водных силикатных и фосфатных растворов. [c.243]

Диффузионные алюминидные покрытия подразделяются на "внутренние" и "внешние". Внутренние покрытия образуются в том случае, когда активность алюминия по сравнению с никелем высока (например, при высоком содержании в засыпке А1 и/или активатора и температуре процесса 760-982 °С) при этом диффузия алюминия внутрь протекает быстрее, чем диффузия никеля наружу через формирующийся в начальный период взаимодействия слой никель-алюминиевого интерметаллида. Если же активность алюминия по сравнению с никелем мала (низкое содержание А1 и/или активатора в засыпке, температура процесса 982-1093 °С), то образуются внешние покрытия в этом случае происходит преимущественная диффузия никеля к поверхности и последующее его взаимодействие там с алюминием. На рис. 13.1 показана типич ная морфология внутренних и внешних диффузионных алюми-нидных покрытий [1]. Интересно заметить, что в некоторых случаях благодаря существованию температурных или концентрационных градиентов в засыпке возможно формирование на одной и той же детали и внутренних и внешних покрытий это возможно также на подложках сложной формы или при пе- [c.91]

Другой важный аспект, определяющий возможности применения диффузионных алюминидных покрытий при высоких температурах, связан с природой диффузионной зоны и температурой начала ее плавления. Хотя температура плавления NiAl составляет почти 1593 °С, а суперсплавов — более 1260 °С, начало плавления диффузионной зоны между алюминидным покрытием и суперсплавами отмечалось уже при 1121 °С [21]. В макроскопическом масштабе это может приводить к сморщиванию и в особо тяжелых случаях шелушению [c.105]

Кроме прекрасной стойкости к окислению большим досто инством Me rAlY покрытий по сравнению с диффузионнымр алюминидными покрытиями при высокотемпературном примене НИИ является их более высокая температура плавления практически не зависящая от состава и свойств подложки При этом плавление диффузионной зоны при более низкой чем для объема самого оверлейного покрытия, температуре не происходит. В то время как температура начала плавле ния большинства диффузионных алюминидных покрытий состав ляет 1121-1204 °С, оверлейные покрытия выдерживают 1288 °С без каких-либо признаков плавления. Однако высо кая температура плавления оверлейных покрытий достигается ценой очень низкой высокотемпературной прочности, что может приводить к термоусталостному растрескиванию при циклических условиях работы. [c.108]

Введение хрома в алюминидное покрытие (хромалюми-нидное покрытие) повышает его жаростойкость, а также приводит к торможению реакции (38) примерно на порядок. Кроме того, Сг—Л1 покрытия обладают повышенной стойкостью в серусодержащих и, в меньшей степени, в ванадийсодержащих средах. Покрытия наносят совместным или последовательным диффузионным насыщением хромом и алюминием в порошковых средах или шликер-ным методом 114]. Компоненты насыщающих сред — Сг, А1, Сг-А1 лигатура, NigAl и другие хром- и алюминийсодержащие вещества. [c.435]

Металлопокрытие не нашли широкого применения для защиты тугоплавких металлов. Основная причина — высокая скорость диффузионного взаимодействия с основой при Т > 1200° С. Относительно низкая скорость окисления NbAlg и ТаА1з (0,2 и 0,7 г-м- -ч- при 1260 °С соответственно) дает возможность использовать алитирование для кратковременной защиты ниобия и тантала (табл. 14.11). Разрушение покрытий носит локальный характер. Стойкость алюминидного покрытия на Nb возрастает при предварительном титанировании. Низкая надежность ограничивает использование алюминидных покрытий на Мо и W. Их стойкость возрастает при введении добавок Ni, Сг, Mg, Со, Ti, Si и Fe (табл. 14.12). Защитные свойства алюминидных покрытий повышают введением Sn, увеличивающего их пластичность. Покрытие Sn—AI на Nb и Та можно наносить из расплава. При этом образуется слой алюминидов НЬ(Та)А1з, поверх которого кристаллизуется слой Sn—А1, содержащий 3. .. 10 % А1. Вблизи температуры плавления эвтектики SnOa—А]аОз (1620 °С) срок защитного действия покрытий возрастает (табл. 14.13). Введение в 8п—AI расплав молибдена улучшает качество покрытий. Sn—А1—Мо покрытие применяют для защиты ведущих кромок, тепловых экранов и других частей весьма теплонапряженных аппаратов. [c.436]

Внутренний слой покрытия при этом состоял в основном из алюминида Та А g, а наружный слой — из чистого алюминия. Перед испытаниями на окисление в среде чистого кислорода (99,99% О2) при давлениях от 0,1 мм рт. ст. до 1 ат часть образцов подвергали промежуточному диффузионному отжигу в высоком вакууме при 1000° С в течение 1 ч. Этот отжиг преследовал цель избавиться от наружного алюминиевого слоя и получить только алюминидное (TaAlg) покрытие. Испытания показали, что алюминидное покрытие не обеспечивает удовлетворительной защиты от окисления в интервале температур 800—1200° С. Изучение стабильности алюминидного покрытия в высоком вакууме при 900—1200° С позволило обнаружить интенсивное испарение алюминия, особенно в начальной стадии процесса. Со временем когда алюминид TaAlg превращался в более низкий алюминид скорость испарения уменьшалась. При 1200° С скорость испаре ния алюминия из TaAlg составляла примерно 1 мг1 см" мин) [c.273]

В качестве покрытий на тугоплавких металлах и сплавах наибольший практический интерес представляют окалиностойкие комплексные диффузионные покрытия, поэтому основные исследования были направлены на получение модифицированных другими элементами силицидных и алюминидных покрытий, отличающихся высокой жаростойкостью. Это направление наиболее актуально и в настоящее время. Выбор составов комплексных покрытий и технологий их получения — весьма сложная материало-ведческая проблема, научно обоснованное решение которой еще далеко не завершено. Работы в этом направлении носят пока в основном эмпирический характер. [c.283]

Основной вид жаростойких покрытий на никелевых сплавах — алюминидные покрытия, совершенствование которых достигается в основном модифицированием, т. е. насыщением наряду с алюминием и другими элементами (одним или несколькими). Кроме того разрабатывают и исследуют многокомпонентные диффузион- [c.283]

Жаростойкость и термостойкость алюминидных покрытий на жаропрочных никелевых и кобальтовых сплавах могут быть существенно повышены 2 при диффузионном легировании этих покрытий танталом, ниобием или сплавами на их основе. Покрытие, полученное при одновременном насыщении танталом и алюминием, предназначено прежде всего для защиты лопаток газовых турбин и обеспечивает их длительную эксплуатацию при 1090° С, умеренную при 1150° С и кратковременную до 1200° С. Для нанесения покрытия из дисперсных (менее 0,040 мм) порошков тантала [50—80% (по массе)] и алюминия [20—50% (по массе)] на органической связке (ацетон, амилацетат, нитроцеллюлоза) готовят густую пасту, которую наносят затем на обрабатываемую поверхность. После сушки пасты при повышенных температурах изделия подвергают диффузионному отжигу в вакууме, в восстановительной или инертной среде при 980— 1150 0 в течение нескольких часов. Для получения качественных покрытий порошковую смесь размалывают в шаровой мельнице в течение 12—24 ч до вязкости 700 200 спз. Легирование алюминидов никеля танталом повышает их устойчивость при высоких температурах и значительно замедляет диффузионные процессы, приводящие к превращению высших алюминидов в низщие, которые рассасываются в основе. [c.289]

Совместное насыщение алюминием и магнием проводили либо в смеси порошков этих металлов, либо из паст на основе этих порошков, предварительно нанесенных на обрабатываемую поверхность. Соотношение алюминия и магния в насыщающей смеси колебалось в пределах от 90 10 до 70 30 инертной добавкой служила окись алюминия в количестве до 98% от всей смеси, в качестве активного газообразователя использовали 0,001% гидразиндигидрохлорида. При нанесении пасты в ее состав входило 25—75% смеси А1—Mg (90 10) и 75 —25% флюса, состоящего из хлористого калия (40%), хлористого натрия (40%), фтористого лития (6%) и алюминийнатрийфторида (14%). Температура диффузионного отжига колебалась в пределах 700— 1090° С время выдержки составляло обычно несколько часов. Данный способ получения комплексных алюминидных покрытий, легированных магнием, предложен для увеличения окалиностойкости и сопротивления термическому удару жаропрочных никелевых, кобальтовых и железных сплавов. [c.291]

Широко распространен метод нанесения модифицированных алюминидных покрытий из расплавов. Диффузионные алюмокрем-пиевые покрытия на сплавах ниобия, тантала, молибдена и других металлов могут быть получены в расплавах натрия, содержащих 2—5% (по массе) А1 и 2—20% (по массе) 51, в среде аргона под атмосферным давлением. Температура обработки 540—815° С, время выдержки в расплаве от нескольких минут до 5 ч. В процессе обработки ванна должна контактировать со слоем расплавленного алюминия для возобновления его содержания в ванне по мере расходования. Для разрушения барьерной пленки А1зОз, образующейся между слоями жидких алюминия и натрия, ванну необходимо перемешивать или встряхивать. Преимущество этого способа в том, что насыщаемые металлы находятся ниже их температур рекристаллизации. [c.294]

Толщина диффузионных покрытий, обеспечивающая относительно высокую жаростойкость при максимальных температурах испытания, составляла для обоих металлов примерно 0,2—0,3 лш. Из данных табл. 68 видно, что алитирование и алюмосилициро-вание обеспечивают сравнительно высокую жаростойкость до 1000 С при более высокой температуре перспективны только модифицированные алюминидные покрытия. Одна из наиболее характерных особенностей микроструктуры многокомпонентных покрытий — ее гетерофазиость. [c.296]

Одно из алюминидных покрытий тантала — TaAlg — обеспечивает защиту от окисления, однако можно еще улучшить его характеристики, несколько изменяя его состав. Алюминидные покрытия получали плакированием при прокатке с последующим диффузионным отжигом, горячим погружением с последующей диффузионной термической обработкой напылением порошковой суспензии с диффузионной обработкой пламенным напылением с диффузионной обработкой диффузией в твердом состоянии в порошке методом кипящего слоя . Многие из этих покрытий имеют сходный химический состав и обеспечивают один и тот же механизм защиты. Большинство методов предусматривает диффу- [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...