Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка функциональных порошковых материалов с использованием методов механосинтеза для технологии лазерной наплавки

ФИО: Павлов М.Д.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Научный руководитель: д.ф.-м.н. проф. Калошкин С.Д.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Металловедения и физики прочности

Академическая группа: аспирант

Основной целью данной работы являются разработка научно-технологических основ механосинтеза порошковых материалов для лазерной наплавки на основе меди, железа и жаропрочных сплавов.

Методы лазерной наплавки ярко проявляются в функции ресурсосберегающих технологий для восстановления изношенных деталей машин и механизмов, а также при выпуске новой продукции. При этом стоимость работ по восстановлению не превышает 20...50% от стоимости новой детали, а ресурс работы не уступает ресурсу работы новой детали или возрастает. Этот метод обычно используется для изготовления изделия или ремонта бракованного и изношенного изделия (рис. 1).

Рисунок 1– Шейка вала, восстановленная методом порошковой лазерной наплавки

Механические характеристики поверхности после лазерной обработки зависят от того, какой наплавочный материал использовался. Поэтому к наплавочному материалу, в частности порошковому, предъявляются высокие требования по химическому составу и дисперсности. Для каждой конкретной задачи необходимо подбирать свой материал. Технология механосинтеза позволяет получать материалы из металлических и керамических фаз различной природы. Комбинация механосинтеза и лазерной наплавки даст возможность наносить износостойкие и жаропрочные покрытия практически любого состава в соответствии с техническими требованиями.

В настоящее время для получения наплавочных материалов на металлической основе используется процесс газового распыления. Полученный порошок обладает сферическими частицами. Такая форма частиц обеспечивает более плотную упаковку, хорошую текучесть и сыпучесть. Это крайне важно для проведения качественной наплавки. Для придания требуемых функциональных свойств, а именно высокой твердости, износостойкости, при проведении наплавки основной порошок смешивают с карбидами, нитридами и другими тугоплавкими и твердыми соединениями. В результате карбиды и нитриды внедряются в расплав. Это приводит к значительному повышению твердости и износостойкости. Такое технологическое решения уже применяется для упрочения бурильного и режущего инструмента.

У этих методов есть некоторые недостатки. Во-первых, метод газового распыления позволяет получать порошки металлов только с температурой плавления до 1600–1700ºС. Во-вторых, для повышения твердости и износостойкости получаемых наплавкой слоев требуется дополнительное введение карбидов, что заставляет корректировать режимы наплавки. Предлагаемый способ получения механосинтеза порошков позволяет устранить эти недостатки. С использованием механосинтеза можно получать порошки практически любого состава под конкретные задачи с любым стехиометрическим составом и с уже внедренными в порошок карбидами и нитридами. Механосинтез и механоактивация порошковых смесей позволяет не только внедрять карбидные фазы в состав порошка, но и благодаря физико-химическим превращениям при механических воздействиях получать различные интерметаллидные и карбидные фазы.

Планируестся разработать наплавочный материал на медной основе с добавлением карбидов и нитридов для восстановления и упрочнения фурм и медных кристаллизаторов. Существующие порошки, полученные методом распыления расплава, не позволяют решить эту задачу.