Доцент д-р инж. Христо Скулев. Плазмено Прахови Покрития на Ni и Ti Al основа Изследване и Приложения Technical University of Varna Queens University. - презентация

1 Доцент д-р инж. Христо Скулев

2 Плазмено Прахови Покрития на Ni и Ti Al основа Изследване и Приложения Technical University of Varna Queens University of Belfast

3 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

4 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.

5 Преглед на Развитието наТехнологиите за Газотермично Нанасяне на Покрития 15% 70% плазмено електродъгово газопламъчно % 6% 28% 11% плазмено електродъгово газопламъчно прахово газопламъчно с телов добавъчен материал 48% 15% 8% 4% 25% плазмено електродъгово газопламъчно прахово газопламъчно с телов добавъчен материал високоскоростно горивокислородно 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.

6 Схематично разположение на апаратура за плазмено прахово напластяване PPS À V À V 7 Q Q 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 камера за напластяване

7 Плазмено прахово напластяване с плазмотрон PPS - 800

8 Структура на плазмено прахово покритие на Ni основа P=36 kWP=26 kW Покритие Основа

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

10 X-ray профил в диапазона от 30 до 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 36кW

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

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

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

14 Общ строеж на покритието 20 m Покритие Окис Сърцевина Дифузионна зана

15 10 m Дифузионна зона Покритие Повърхност

16 Твърдост на покритие на Ni-основа μm

17 mm 5mm Структура и микротвърдост на структурните елементи на покритието

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

19 Покритие Дифузионна зона Сърцевина m Покритие Дифузионна зона основа

20 Структура на Ti Al плазмено прахово покритие P=26 kW Покритие Основа Покритие P=36 kW Основа

21 Структура на плазмено прахово покритие Ti Al-основа

22 X-ray профил в диапазона от 30 до на напластено покритие на Ti Al-основа TiN AlTi 3 Al 3 Ti AlTiN 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

23 Твърдост на Ti Al покритие в зависимост от основата за напластяване и плазмообразуващия газ с 26 kW мощност

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

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

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

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

28 Внедрени технологии на плазменото напластяване

29 Приложение на плазмено праховото напластяване в корабостроенето и кораборемонта

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

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

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

33 Приложение на плазмено праховото напластяване Помпен импелер – Плазмено напластен с Дюза на газова турбина с нанесено никелово Ti Al като защита против кавитация покритие 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.

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

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

36 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 покрития и за ремонтно възстановителни работи в Корабостроенето и Кораборемонта, Нефто и Газо преработването, Печатарската Промишленост, Медицината и др.