Доцент д-р инж Христо Скулев v Technical

Доцент д-р инж. Христо Скулев

v Technical University of Varna b Queen’s University of Belfast Плазмено Прахови Покрития на Ni и Ti Al основа Изследване и Приложения

Въведение Покрития на Ni и Ti Al –основа бяха напластени върху образци от стомана, чугун и био-материали. Техните повърхностни характеристики и механични свойства бяха изследвани. В изследването бяха използвани: ® Оптичен и електронен микроскоп ® Диференциално сканиращ анализ (DSC) ® Ренгено-фазов анализ (X-ray) ® Твърдост

Основна задача на изследването Този проект има за задача да изследва микроструктурата и свойствата на покрития на Ni и Ti Al основа получени при различни технологични режими чрез плазмено прахово напластяване. Резултатите от тази експериментална работа са използвани за разработване и разширяване на приложението на плазменото напластяване.

Преглед на Развитието на. Технологиите за Газотермично Нанасяне на Покрития 1960 15% плазмено електродъгово газопламъчно 70% Продажбата на консумативи и апаратура за газотермично нанасяне на покрития - за 2003 е 4 милиарда долара разпределени в САЩ, Япония, Англия, Франция, Германия, Хонг Конг и Сингапур. плазмено 1985 55% електродъгово 6% 11% 28% плазмено 2003 48% електродъгово газопламъчно прахово 25% 4% 8% 15% газопламъчно прахово газопламъчно с телов добавъчен материал високоскоростно горивокислородно газопламъчно с телов добавъчен материал

Схематично разположение на апаратура за плазмено прахово напластяване PPS - 800 ® ® 1 À V 2 À 9 V 6 7 8 Q 3 4 5 10 ® ® ® 1 - токоизточник 2 - блок за управление 3 - охлаждаща система 4 - газозахранваща система 5 - прахоподаваща система 6 - плазмена дъга 7 - газоразпределителна система 8 - образец 9 - плазмотрон PN-80 10 - камера за напластяване

Плазмено прахово напластяване с плазмотрон PPS - 800

Структура на плазмено прахово покритие на Ni основа Покритие Основа P=26 k. W P=36 k. W

Разпределение на химичните елементи в покритие на Ni-основа по дълбочина на слоя % покритие основа Режим: I = 350 [A] Q (Ar/N 2) = 20/2 [l/min] P = 17 [k. W] mm

X-ray профил в диапазона от 30 до 100 2 на напластено покритие на Ni-основа Анализа на X-ray кривата показва, че при стайна температура се наблюдава аморфно състояние и γ (Ni, Cr, Fe, Cu, C) на покрития нанесени чрез плазмено прахово напластяване за диапазона от 17 до 36 к. W

Резултат от DSC на покритие на Ni-основа. Нагряване с 40 C/min до 1200 C и последващо охлаждане при същата скорост нагряване охлаждане

Микроструктура след различно температурно н a/ след нагряване до 700 °C b/ след нагряване до 1035 °C с/ след нагряване до 1200 °C

X-ray крива в диапазона от 30 до 100 2 след нагряв и охлаждане до различни температури Нагряване до 565, 700, 965, 1035 и 1200 °C с цел изследване на Фазовите Tрансформации

Общ строеж на покритието Окис 1 6 4 Покритие Дифузионна зана 20 mm Сърцевина

1 Повърхност 4 Покритие 6 Дифузионна зона 10 mm

Твърдост на покритие на Ni-основа μm

Структура и микротвърдост на структурните елементи на покритието 600 650 820 10 mm 5 mm

Твърдост на покритие на Ni-основа след различно температурно нагряване °

Структура и микротвърдост на преходната зона между покритието и основния материал 549 Дифузионна зона 644 480 Дифузионна зона Покритие 766 400 340 380 300 290 основа Сърцевина 300 290 280 50 mm

Структура на Ti Al плазмено прахово покрит Покритие Основа P=26 k. W P=36 k. W

Структура на плазмено прахово покритие Ti Al-

X-ray профил в диапазона от 30 до 100 2 на напластено покритие на Ti Al-основа ◊ ○ □ ◊ ○ ▲ □ ◊ □ ○ □ ▲ ◊ Ti. N ○ Al. Ti 3 ▲Al 3 Ti □Al. Ti. N ◊ ▲ □ Анализа на X-ray кривата показва, че при стаина температура се наблюдава титано алуминиди и нитриди на нанесени чрез плазмено прахово напластяване покрития на Ti Al-основа

Твърдост на Ti Al покритие в зависимост от основата за напластяване и плазмообразуващия газ с 26 k. W мощност

Резултат от DSC покритие Тi/Al. Нагряване с 40 C/min до 1200 C и последващо охлаждане при същата скорост охлаждане нагряване

X-ray крива в диапазона от 30 до 100 2 след нагряване и охлаждане до различни температури след нагряване до 1200 ºC 1000 ºC 800 ºC 400 ºC стайна температура 20 ºC Нагряване до 400, 600, 800, 1000 и 1200 °C с цел изследване на Фазовите Tрансформации

Микроструктура на напластено Тi Al- покритие нагряване и охлаждане до различни температ 20 °C 1100 °C 1200 °C

Твърдост на Ti Al покритие ° а/ след напластяване температурно нагряване b/ след различно

Внедрени технологии на плазменото напластяване

Приложение на плазмено праховото напластяване в корабостроенето и кораборемонта

Приложение на плазмено праховото напластя Разработени са внедрени технологии за плазмено прахово напластяване за възстановяване на различни части от ДВГ.

Приложение на плазмено праховото напластя Разработена е и е внедрена технология за възстановяване на коляниви валове чрез плазмено прахово напластяване. Възстановени са 652 колянови вала с различни габарити.

Приложение на плазмено праховото напластя Разработена е и е внедрена технология за възстановяване на турбини чрез плазмено прахово напластяване. Възстановени са 312 различни видове турбини.

Приложение на плазмено праховото напластя Чрез технологията за плазмено прахово напластяване са нанесени различни покрития на никелова и титанова основа с цел предпазване и възстановяване различни части от Газови Турбини и Генератори. Помпен импелер – Плазмено напластен с нанесено никелово Дюза на газова турбина с

Приложение на плазмено праховото напластя Разработена е и е внедрена технология за плазмено прахово напластяване за възстановяване различни части от печатарската промишленост.

Приложение на плазмено праховото напластяване в медицината Разработена е и е внедрена технология за плазмено прахово напластяване на различни сплави включително Ti сплави, Co/ Cr и Hydroxyapatite (HA) за медицинската индустрия. След-операционена X-ray снимка на имплантиран титаново напластен елемент в заяк след 10 седмици

Изводи Плазменото напластявяване е “високо технологичен” метод за повърхностна обработка на материалите, който формира покрития с добри износоустойчиви и корозионноустойчиви качества при работни температури до 1200ºС. Микроструктурния анализ показва че независимо от състава си покритията са многослойни и нехомогенни. Морфологията на микроструктурата за покрития на Ni-основа е стабилна при нагряване до 700ºС и претърпява промени на хомогенизация и частично топене при по нататъшно увеличаване на температурата до 1200ºС. Морфологията на микроструктурата за покрития на Ti Al -основа е стабилна при нагряване до 1130 ºС и претърпява промени на хомогенизация при по нататъшно увеличаване на температурата до 1200ºС. Разработени и внедрени са технологии за превантивно нанасяне на