6 Октября 2010г. в 10:00 на заседании специализированного ученого совета Д 26.182.01 при Институте электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины о адресу: 03680, г. Киев – 150, МСП, ул. Боженко, 11.

Загрузить автореферат

АННОТАЦИЯ

Дзыкович В.И. Исследование и разработка материалов для износостойкой наплавки на основе сфероидизированных гранул карбидов вольфрама. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.06 «Сварка и родственные процессы и технологии». Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины, Киев, 2010.

Диссертация посвящена исследованию и разработке материалов для износостойкой наплавки на основе сфероидизированных гранул карбидов вольфрама.

Проведен анализ существующих материалов для нанесения износостойких композиционных сплавов на основе дробленых частиц карбидов вольфрама. Показано, что для улучшения качества наплавленного слоя, уменьшения степени растворения армирующих частиц при наплавке, улучшения эксплуатационных свойств композиционных покрытий, увеличения объемной доли износостойких гранул в наплавленном слое за счет максимального объема сферической частицы при минимальной удельной поверхности наиболее перспективна сферическая форма частиц.

Обоснован выбор способа термоцентробежного распыления тугоплавких материалов для получения сферических частиц карбидов вольфрама, с целью использования их в качестве износостойкой фазы в составе материалов для композиционной наплавки.

С помощью математического моделирования способа термоцентробежного распыления карбидов вольфрама построены соответствующие математические уравнения, связывающие основные параметры (тепловые характеристики источника нагрева, скорость вращения) с производительностью процесса (Vпод.) и размером образующихся гранул релита (d). В результате разработан механизм управления гранулометрическим составом сфероидизированных гранул карбидов вольфрама WC - W2C. Получена формула для расчета скорости вращения шпиндельного узла установки с целью распыления материала, требуемого гранулометрического состава.

Разработана технология выплавки исходных материалов с применением индукционного нагрева, что позволило получать слитки для термоцентробежного распыления эвтектического состава высокого качества.

Проведены исследования влияния качества слитков для распыления на структуру, свойства и стехиометрический состав полученных сферических частиц карбидов вольфрама. При сравнении сфероидизированных гранул карбидов вольфрама с аналогами известных зарубежных фирм установлено, что частицы, полученные методом термоцентробежного распыления, имеют максимальные значения микротвердости и однородность химического и фазового состава.

С учётом теоретических и экспериментальных результатов разработана технология термоцентробежного распыления тугоплавких материалов с использованием в качестве источника нагрева плазменной дуги, создано промышленное оборудование. Оптимальным режимом для распыления слитков карбидов вольфрама является: Iсв.=550-600 А при Uд=38...40 В. При этом оптимальная скорость вертикальной подачи слитка составляет 0,12 - 0,18 мм/с. Основным параметром, влияющим на гранулометрический состав распыляемых сферичесих частиц является скорость вращения слитка. При этом изменение частоты вращения от 1200 до 10000 об/мин позволяет получать частицы размером от 1000 до 50 Мкм.

Впервые проведены исследования морфометрических характеристик сфероидизированных гранул карбидов вольфрама WC - W2C и установлено, что все тестируемые порошки имеют очень стабильные и однородные показатели по форме частиц. При отделении несферической составляющей из состава готового материала текучесть сфероидизированных гранул карбидов вольфрама на 15 - 20% выше текучести исходного материала, что положительно сказывается на работе дозирующих устройств при некоторых способах наплавки.

Разработаны наплавочные материалы для нанесения износостойких композиционных слоев на основе сфероидизированных гранул карбидов вольфрама различными способами. При наплавке опытных образцов достигнута максимальная концентрация армирующей фазы в наплавленном слое (до 50%) за счет наибольшего объема сферических частиц при минимальной удельной поверхности по сравнению с дроблеными частицами. За счет отсутствия концентраторов неравномерного прогрева частиц (сферическая форма не имеет острых углов )достигается минимальное их растворение(до 5 - 10%) в наплавленном слое. При этом, в матрице сплава, особенно на основе никеля и меди, отсутствуют вторичные железовольфрамовые карбиды, которые в значительной степени охрупчивают наплавленный слой. Износостойкость образцов, наплавленных различными способами с использованием сфероидизированных гранул в среднем на 25% выше чем образцов с дроблеными частицами карбидов вольфрама, вследствие повышенной микротвердости сфероидизированных гранул, отсутствия в них дефектов в виде пор и трещин, а так же минимального содержания хрупких фаз в матрице сплава.

Ключевые слова: термоцентробежный способ распыления слитков карбидов вольфрама, сфероидизированные гранулы, морфометрические характеристики порошков, наплавочные материалы, износостойкие композиционные покрытия.