автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка износостойких композиционных материалов на основе карбида титана для плазменной наплавки элементов трения стабилизаторов

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ .ИНСТИТУТ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ ИМЕНИ В.Н.БАКШ

На правах рукописи СУХОРЕЕРЫЯ Василий Николаевич

разработка износостойких композиционных материалов на основе карбида титана ДЛЯ плазменной наплавки элементов тршия стабилизаторов

Специальность 05.02.01 - "Материаловедение в

машиностроениепромышленность)"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени-кандидата технических наук

Киев - 1992

Работа выполнена б Ивано-Франковском институт нефти и газа, г.Ивано-Франковск '

Научный руководитель - член-корреспондеетАН Украины, доктор

технических наук, профессор Кислый П.С,

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Лисовский А.®.

кандидат технических наук Зеленин Б.И.

Ведущее предприятие - Дрогобычский долотнцй завод

Защита диссертации состоится " " марта 1992 г. в 13-30 часов на заседании специализированного совета Д 016.10.01 при Институте сверхтвердых материалов' им.В.Н.Бакуля АН Украины по' адресу: 254153, г.Киев-153, ул.Автозаводская, 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института сверхтвердых материалов им.В.Н.Бакуля АН Украины

Автореферат разослан февраля 1992 г.

Ваши отзывы на автореферат в одном экземпляре, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук

А.Д.Майстренко

«Я

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темч. В настоящее время перед негГтяной промышленностью стоит задача по эгМёктивной добыче десяти и газа в сложных горно-геологических условиях. То-лш решения птой задачи во многом зависят от напевности работы опорно-центрипуюгаего бурового инструмента (ОЦИ). Наращивание глубин бурения проводит к необходимости проводки вертикальных и наклонно-направленных скважин компоновками, неотъемлемой частью которых являются стабилизаторы, которые во многом определяют качественное сформирование ствола скважины. В.этой связи большое значение приобретает проблема повышения долговечности рабочих элементов стабилизаторов. Учитывая работы элементов трения стабилизатора в условиях трения, скольжения и гидроабразив;гаго износа, одним из ■ направлений повышения долговечности является вооружение их износостойкими материалами. Известно, что в настоящее-врэмя'вооруже-ние бурового инструмента осуществляется в основном композиционными материалами на основе каобида вольфрама и кобальтовой связки, но ввиду дефицита вольфрама и кобальта ведутся интенсивные рабог ты по созданию композиционных материалов на безволь^рамовой основе.

Известные безволыграмовые- твердые сплавы недостаточно эффективны из-за хрупкости и недостаточной механической прочности. Прчблема может быть р-ешена путем использования для изготовления конструкций высокопрочных сталей -с -наплавленными износостойкими поверхностями. Поэтому работа, направленная на создание износостойких композиционных материалов для наплавки, обладающими повышенными механическими й эксплуатационными характеристиками, представляет собой научный и практический интерес.

Цель работы. Установить закономерности получения износостойких композиционных материалов на основе карбида титана для плазменной наплавки элементов трения стабилизаторов буровой колоны; проверить эффективность работы наплавленных стабилизаторов в лабораторных"9Ьпытно-промниленных условиях. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: обосновать необходимость плакирования порошков карбида титана никельмояибленоЕкм сплавом, спзпаботать установку и методы нанесения никплъмолибденорых покрнтп;" на порошки гспбида .— изучить заксномеоности плэкноогания поосвкоп •:тб:,да тит;::¡о, изучить структуру и стюйстяа полученных покрыт?:', тючпсгп гдо.ттытао

исследования физико-химического взаимодействия на границе фаз системы плакированного никельмолибденовым сплавом, карбид титана -связка ПГАНЭ (/У<1 ~Сг~ В ~ ), исследование физико-химического взаимодействия на границе карбида- титана плакированного никель-молибденовым сплавом - связка ПГАНЭ и стальная подложка(12Х18Н10Т в условиях плазменной дуги, изучение структурообразования и овойств композиционного материала, провести исследование износостойкости композиционного материала, полученного из карбида титана плакированного никельмолибденовым сплавом, связки ПГАНЭ в условиях плазменной дуги, испытать полученный наплавочный материал на элементах трения стабилизатора КЛС 295,3 в промышленных условиях.

Научная новизна работы:

- на основании исследования условий взаимодействия на граница фаз Тс С -эвтектика А/с~Мо впервые обосновано целесообразность плакирования порошков ТсС. покрытиями на основе N1 "Мр , обеспечивающие надежные межфазные связи в специальных композиционных покрытиях, получаемых методом плазменной наплавки;

- впервые исследованы закономерности процессов электролитического нанесения N£ "М.0 сплавов на медную подложку, компактный и порошковый карбид титана, установлен оптимальный состав электролита, режим и технологические параметры, позволяющие получать качественные как по составу, структуре так и по прочности связи с подложкой А/и "Мо покрытия;

- исследованы процессы взаимодействия в системе 71 С плакированного А/1 ~Мо сплавом связка ПГАНЭ - ртапьная подложка, получаемых в плазменной дуге;

- на основе проведенных исследований получен наплавочный материал для элементов трения стабилизаторов, изучены его износостойкость при различных режимах трения и в промышленных условиях.

Практическая ценность заключается в следующем:

- создана установка для плакирования порошков электролитическим способом;

- разработан износостойкий наплавочный материал на основе карбида титана с высокими эксплуатационными свойствами;

- экспериментально установлено влияние опоолеляющих факторов получения композиционного материала метолом плазменно-порош-кобой наплавил: ток гуги полного действия, подача порошка, око-

рость плазменной наплавки, размер зерен тугоплавкого соединения и ее концентрация в сплаве;

-■усовертеютвоЕана конструкция стабилизатора ЮГС 295,3 -КГ с наплавленными лопастями композиционным материалом Т^С~СМе-Мо) -ПГАН9, Который успению прошел испытания в Напворнянск'ом управлении буровых работ ПО ""крнеФть" согласно плана работы, утверт- ■ ленному 03.07.1991 г.

Апробация паботы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на П Мечсдународной конференции "Современные проблему порошковой металлургии", г.Киев, 1986 г.; научно-практическом семинаре "Повышение напетности долговечности машин и оборудования", г.Тернополь, 1983 г., научно-практичеоком семинаре "Композиционные материалы в машиностроении", г.Теоно-поль, 1939 г., научно-технической конференции "Концентрированные потоки энергии в технологии обработки й соелинешя металлов", г.Пенза, 1989 г., на ХХШ семинаре по диффузионному насыщению и защитным покрытиям, г.Ивано-Франковск, 1990 г. , на' 1У Украинской республиканской научно-технической конференции' "Современные методы наплавки, упрочняющие защитные покрытия и используемые ма-* териалы", г.Хаоьков, 1990 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе полечено 3 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Работа состоит'из введения, шести глав, списка Литературы из наименований, изложена на

страницах машинописного текста, содержит'54 рисунка, 34 таблицы, 6 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы по изучению закономерностей получения композиционных материалов на основе гарбида титана для плазменной наплавки элементов трения стабилизаторов, сформулирована научная новизна и практическая ценность работы.

В первой глапе приведен анализ согоеменчнх наплавочных материалов на основе железа, никеля, хрома, карбидные псевло-сплавн, в частности, сплавы а каобпло.м рольФоа'уа и с карбидом хрома. Показаш! наплавочные электроды с покочтятл, ^кггвчатаим карбид кремния, несмотря ча большой экоао::ач^'т? о-'^окт, я?-?а его лиссоцпашш при теупеэг.г.'ро 2ССС 'с ч при ТОО С,

огоанпчигаег ого ""пскоп пп"

Широкое применение получили керпегм, основу которых составляют карбид хрома СхъСв и никелевая связка. Однако, как при введении тугоплавких соединений в состав порошковой смеси трубчатых электродов и лент, в состав покрытия наплавочных электродов, так и в состав литых металлокерампческих электродов в процессе наплавки происходит их частичное разложение, что приводит к уменьшении их концентрации и снижению свойств.

В связи с этим возникает проблема создания композиционных наплавок, в которые тугоплавкие фазы вводятся в готовом виде 'в любых требуемых количествах и сохраняют свой состав и свойства в процессе наплавки. Основными проблемам.;: таких материалов является: выбор металлической матрицы, выбор твердой тугоплавкой фазы, а такие создание необходимой структуры наилавочного слоя. Всем этим требованиям удовлетворяет далеко не все тугоплавкие соединения. В качестве тугоплавкой Лазы композиционных наплавок .используют раллит, сплавы ВК, ТК, ТТК п ТН, карбид хрома, карбид титана, двойной борид титана и хрома, дисилицид молибдене.

Свойства композиционных наплавочных сплавов опоеделяются содержанием и природой армирующих частиц, их-Формой и дисперсностью, а также материалом матрицы.

Показано, что в композиционном сплаве армирующими зернами типа ВК и ТК наблюдается взаимодействие твердых частиц с металлом матрицы и образованием переходной зоны. Зерна сплавов ВК остроугольной формы теряют свойства по границам на глубину до 200 мкм. В то время, как при сферическом реллите зона достигает до 10-15 мкм. Наряду с карбидом вольфрама перспективным наппав-лением создания новых материалов следует считать разработку композиционного материала на основе карбида титана, который имеет ряд очевидных преимуществ: он тверже, легче, а главное - дешевле.

Проблема использования карбида титана связана со следующими недостатками: при повышенных температурах происходит быстрое окисление, ввиду значительной разницы плотности (3-2,5 раза) и связки происходит всплывание его на поверхность жидкого наплавленного металла. Поэтому одной из вашшх проблем технологий наплавки композиционных сплавов на ос ноге тугоплавких соединений является предотвращение армирующих частиц от окисления и растворения их в сплаве связки. Одним из наиболее экономичных способов снижения растворимости и предотвращения от окисления тугоплавких соединений, в частности Тс С , в металлической матрице является плакирование их никельчолибденовым сплавом. Выбор никелъмолиб-

денового сплава в качестве матрицы покрытия обусловлен тем, что наряду с высокими антифрикционными свойствами, жаростойкостью', коррозионной стойкостью, высокой твердостью и износо -стойкостью он хорошо смачивает карбид титана, в то же врз-мя последний мало растворяется в нем.

Проведенный нами анализ показал, что сропи различных методов наплавок наиболее перспективным и прогрессивным видом упрочнения поверхности является плазменная наплавка с использованием в качестве твердой фазы плакированный никольмолибленовым сплавом карбид титана. Ватным лроимущестгсм этого-метода является возможность обеспечить малое проплавление' основного металла, а также обеспечение минимального растворения твердых частиц в сплаве за счет плакирования и быстрого пролетария их через столб плазмы на упрочняемую поверхность.

Во второй главе приведены основные методы и методики определения содержания никеля и молибдена .в электролитах, определения фазового состава никель-молибденовых сплавов. Исходя из специфики условий работы стабилизатора-калибратора вкбран комплекс физико-механических и эксплуатационных исследований характеристик наплавочных элементов вооружения, определяющие их функциональное назначение - твердость, прочность на сдвиг твердого сплава и соединения "твердый сплав-сталь" для композиционного наплавочного материала (КНМ), исследование микроструктуры композиционного сплава и износостойкости при трении-по абразиву.

Разработана методика получения композиционного наплавочного материала на основе математического т'оделирования -технологического процесса методом плазменно-порошковой наплавки на основе карбида титана, плакированного МС ~Л1 сплавом.

Третья глава посвяаюна исследованию закономерностей плакирования порошков карбида титана А/с сплавами при электролизе. Приведены характеристики разработанной установки для плакирования порошков карбида титана, приготовление и контролирование состава электролита и порядок проведения электролиза. При использовании щелочных, аммиачных электролитов покрытия бгли рыхлые, темного цвета, легко снимающиеся в полвогккя.

Аналогичные результаты получены при применен:::! пирс Тсс-та?но-го электролита с пспольпс'^иром мол•■/;-".тч пт.'счгт. Хальм^-из кссгодопчкя п?пазалп, "го качественнее •кшмгь'лоягСгтог.ш ¡г«эн-тия голучемтег при ¡:споль?сптп:и «"«с го ':г ^-у;/^ .••слК-

дата натрия, а также количественное изменение хлористого аммония, сернокислого никеля, Установлен оптимальный электролит следующего состава, т/л.: пиро^-осФат натрия I30--I40, мовибдат натрия 8-14, аммоний хлористый 30-40, никель сернокислый 40-60, Исследования процесса осаждения сплавов провопили при рН 7 ,0-10 ц температура 35-70°С, При исследовании кинетики и механизма электродных процессов установлено, что независимо от подложки на поляризационных кривых имеются три характерных участка (рис.1). Во всех случаях поляризацпошшд ток вначале возрастает, затеи рост замедляется, далее снова увеличивается. С повышенным содержанием хлористого аммония в электролите перегиб поляризационных кривых происходит при более отрицательных потенциалах, вследствие активизации катода и ослабление рязряда ионов молибдена 'из активной поверхности. Резкий подъем кривой наблюдается при более отрицательных потенциалах. Это объясняется выделением водорода из пассивированной поверхности электроосажленного шже-"ля, а прибавление хлористого аммония затрудняет выделение водорода и облегчает выелеление никеля. Исследования показали, что содержание Мо (35J2 мае.) в сплаве достигается, если его концентра ция в электролите составляет не менее 2,5 Г/л при плотности тока 1,5 А/дм2 и рН - 8,5.

Увеличение температуры электролита с 20°С до 60°С (при^Л = = 1,5 A/'дм2) приводит к увеличению содержания Мо в сплаве с 22 до 40$ (мае.), а увеличение рН от 5 до II приводит соответственно к уменьшению Мо в сплаве от 36 до 12:?. При увеличении катодной плотности от 0,5 до 5 А/дм2 приводит к уменьшению как содержания молибдена в сплаве от 45$ (мае.) до 22$ (мае.) (концентрация Мо в электролите 1,5 Г/л), так и выхода'сплава по току от 78 до 38$ (концентрация Мо в электролите 1,5 Г/л).

Существенную роль на поведение электролитической ванны играет материал анода. В работе использовались растворимые аноды, содержащие 70% Ni и 30$ Мо, получаемые из порошков путем спекания в вакууме. При этом состав электролита в процессе работы не меняется, а в сплаве отсутствуют неметаллические включения.

Р четвертой главе исследованы закономерности процессов взаимодействия структурообразования и свойства в системе / ¿ С. плакированный ( ftli'JJo ) - связка IITAH9 в системе 1~¿ C-Ct/C-Mo} ПГАН9 методом спекания. Плакированный ¡\¡i ~JJ0 сплавом цорошок (размер зерна 60-80 мкм) смешивали со связкой ПГАН9 (55$ мае.) спекали при 1000, IJC0 и 1200°С и ш/то ржи вал и при

пА/сн* 45

■¿О

и

----- ----- { 7\ X л / / к

/

* /1

л /

1.2

/,3-

У г,е-

Рис.1. Поляризационные кривые, снятые при осаждении ~Мо сплавов на разные подложки и разно?/! количестве хлористого аммония 1 "

1 - медная поллотка, НН^Сс - 40 Г/л;

2 - порошок карбида титана, /УМ* СС- - 35 Г/л;

3 - компактный карбид титана, ИНцСб- - 30 Г/л

15 мин. Изучены процессы взаимодействия на покрытой горячеспрессованной пластинке из 72С (исходный порошок 60-80 мкм), на которую насыпали порошок ПГАН9 и нагревали в среде аргона при 1000, 1100, 1200°С с изотермической выдержкой 5, 10, 15 мин. Из анализа микроструктур следует: переходная зона в этой системе имеет четко выраженный характер инпентлчшп" при всех указанных условиях. Микрорентгеноспектральные исследования распределения элементов подтверждают отсутствие образования на границе каких-либо интерметалпдннх 'Таз. Поры или трещины в карбиде титана заполнены мгталлической сегзкой, в основном состоящей из /V¿ _МО сплава, лргшорйнчого эяшпнтамп оляпки о о<паэоел:шг»чМ02С и МоС , которгп препятствуют пасгггппн;'!" Мо в ТсС , т'70 свидетельствует о высокой с"а"я?а1,'"?стп гчр^г^ титана Л/с " МО

сплавом из плакирующего слоя. Провелешше исследования пои тех же условиях с пластинкой ТН-20 показали горешшм образом отличающуюся структуру. Она представляет собой гетероФазную систему из металлической матрицы и керамических включений, концентрация их уменьшается, а их размер увеличивается от поверхности связки ПГАН9. Образовалась эвтектическая структура при взаимодействии сплава ТН с элементам! связки .ч как подтверждает рент-генофазовый анализ с образованием каобилов хрома и железа. Результаты мш;рорентгеносдз:стралыюго анализа подтверждают химическое ЕзаимодейстБЯо этой системы. Исследованиями показано, что в отличие от системы ПС плакированной Ni ~ Мо - сплав -связка ПГАН9 в системе сплав ТН-20 - указанная связка происходит химическое взаимодействие с образованием интермвгалидных паз. Исследовано формирований микроструктуры, пазового состава, взаимодействие фаз материала, полученного при плазменно-цорошковой наплавке шихты ti С - ( NL" Мо - покрытие) - связка Г1ГАН9, в .зависимости от тока дуги прямого действия, толщины покрытия сплава и гранулометрического состава порошка /¿С . Рентгенофа-зовые исследования показали, что крупные частицы представляют собой каобид титана стехиометрического состава TLC , а на границе контакта со связкой наблюдаются интенсивные линии, соответствующие карбидам А/ 02. С, ClS Cs . Наличие Мо в приконтактной зоне свидетельствует о том, что плакированный слой A/L ~ Мо сплава предотвращает частицы Ti С от окисления и растворения в связке. Образование мелких частиц вероятно связано с дроблением более крупных частиц под воздействием вясокоэнергетической плазменной дуги ( L ='3000 - 6000°С). Рентгенограммы таких частиц очень сложные и не поддаются расшифровке. Раздробленные частицы TLC растворяются в металле связки, так как на их поверхности отсутствует плакированный слой Ni - Мо сплава. Это подтверждают результаты измерения микротвердости частиц Ti С в наплавленном материале в зависимости от их размера (рис.2).

Исследования показали, что с увеличением толщины плакирующего слоя Ni ~ Мо сплава микротвердость частиц Ti С в наплавке приближается к величине исходных частиц. О предотвращении частиц TLC - плакированного Ni ~ Мо сплавом в процессе плазменной наплавки подтверждают результаты химического анализа порошковой шихты до наплавки и наплавленного композиционного материала (таблица I).

?.f»0

2-ЭД0

tj o

t^r

|¡ 1600 o

S ¡200

000

/ {

-------i

-S3 es so t:o ca t"3 í:o Psswíp 3£.к-а 'ПС, »ям

Рис.Г,. Заьаовмооть микротвердести частиц ТиС з наплавке от их размера

Таблица I

Результаты химического анализа порошкозой шихты и паяггавопаого иатервага (основа-сталь Х18Н10Т)

тигтг^ш ^

ршда Т С Ссё № Ма С & 8 Сг д//

До неплавки 2,15 1,85 0,4 8,4 1,6 0,3 1,51 2,6 6,0 0,5 основа Наплавочный

сплав 0,15-1,83 0,2 - 1,49 0,28 1,46 2,4 8,4 4,5 основа

Эффект защиты /L L от окисления и растворения в условиях наплавки ( Зп = ЮО А), как показали исследования, увеличивается с увеличением толщины плакирующего слоя, особенно при уменьшенном размере частиц (для порошков со средним размером 100 мкм толщина должна быть 10-20 мкм, а для частиц 30-50 мкм - 30-35 ни),

• В пятой главе содержатся оезультаты лабораторных исследований износостойкости композиционного наплавочного материала на основе карбида т:;таяа проведению: по закрепленному абразиву на машине СМЦ-2, где было установ.ено, что пои сухом тэении-скольяе-нии получении:: композиционный .мтеоиал TLC не уступает по износостойкости композиции WC . Испытания на гипроабразиьное

¡изнашивание проведены на центробехнем ускорителе (ГОСТ 23.201-75) с использованием смеси технической волн й ебоа.чиглшх частиц песка (5:1 по объему). Все испытания проводи;;;: при изменении угла атаки в интервале от 30 со 90°. Уста ювгеао, что оснош?.и; факторами изнашивания являются угол атаки, скозость потока смеси, концентрация и свойства абразивных зерен свойства упрочняемо? упрочняющей (Ьаз, с зернистостью ПС от 60 по 100 мкм к концентрацией от 20 до 40$ об. в сочетании с пластичностью матрицы. Испытания о нежестко затепленный абразив поовепены на установке согласно ГОСТ 23.208-79. Основ:шми Факторами износостойкости композиционного материала при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы является твердость, размер диспергированных частиц, а такте рея;.им изнашивания - удельная нагоузка и коли -чество оборотов ролика. Для испытания использовались образцы с ярщгавленны'л композиционным матеоиавоад с концентоациеА зерен ILL- 20, 40 и 60$ (об.), с оазмсро.м частиц ПС от 40 до 160 мкт. Установлено, что вначале испытания идет приоаботка ролика к образцу (120-150 оборотов), идет более интенсивный износ (нагоузка 22+1 H), а после приработки при нагрузке 44,1+0,25 H проходит обыкновенное испытание на износ. Исследования абразивной износостойкости полученного композиционного наплавочного материала на основе TLC показали, что итнос зависит от размера частиц и количества оборотов приемного валика (или воемени в сек.) (ркс.З). Исследованиями установлено, что максимальная скорость изнашивания наплавочного материала осуществляется при размерах Тс С- 40-б0мкм, а минимальное изнашивание при размерах TLC - 120-160 мкм.

В шестой главе поивелены показатели промышленных испытаний стабилизаторов с элементами'трения, наплавленными композиционным материалом на основе карбида титана. Промышленные испытания проводились в соответствии с методикой, которая сводилась к сопоставимости ресурсных показателей отработки KJIC 295,3 - КТ и КЛС 295,3 серийного производства при адекватных реяшмных папаметрах бурения и компоновка низа бури ль ной. колонны (КЧБК) в сложных горно-геологичрских условиях. Кроме того, решались задачи о целесообразности использования для вооружения поверхностей лопастей наплавок композиционного материала - каобптта титана, a так^е оценка практической '-.с ль au принятых решений по использованию в ка -честве вооружения трущихся поверхностей ОЦИ - каобила титана. Отличительной особенностью конструкции калибратора-стабилизатора

й35Э М'5

n.SOfl а,|6-й

0,(50

зо зд' м tss S5a iso T,c

Рпс.З. Зависимость скорости изнашивания наплавочного

материала на основе TlC от времени (количества оборотов валика, I се;;. - один обооот впадения валика)'при различных размерах частиц I - 120-160 гнем; 2 - 90-120 мкч; 3 - 60-90 мил; 4 - 40-60 мкм. Концентрация J1 С. в сплаве - Г,0.3 (об.)

КЯС 295,3 - КТ яеляс-тся наличие на пабочеЗ поверхности лопастей специальных канавок (рис.4), котооые в последствии заполняются карбидом титана метолом плазменной наилаЕк:!, что пало возможность осуществить пятипесятдпропентное пеоеконги? зоны контакта наплав-■ ленного пояска с верной породой.

Анализ результатов испытания КЛО 295,3 - КГ позволяет констатировать, что проходка опытного калибратора-стабилизатора возросла на тридцать три процента. Шаблонный контроль показал практически одинаковый уровень диаметрального износа. Последнее показывает, что7 опытный КЯС 295,3 - КТ более элективный по сравнению с серийным, так как повышение основных показателей: механической око -рости и проходки скважины при сохранении отпускной цены изделия снизгает себестоимость метра бурения.

к

W 4

S

ч ч _,3 .1

Рис.4.

Конструктивное пополнение базовой молелп КЛС 295,3-КТ с канавками на рабочих лопастях калибратора-стабилизатора

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан новый износостойкий композиционный материал, образующийся в процессе ллазменно-порошковой наплавки частиц карбида титана, плакированных никель-молибленовым сплавом(А.с.1536652).

2. Исслеловэао влияние рН электролита,температуры,плотности тока, концентрации молибдена в электролите па его содержание в никель-молибденовом сплаве и впервые получены электролизом сплавы, содержащие ¿о 45$(мае) молибдена.

3. Исследовано изменение структуры границы наплавленные сплавы стальнщ подложка и показано, что высокую прочность связи на границе ( оДП1Га = 700 -®а) обеспечивают никель-молибденовые сплавы, плакирующие частицы карбида титана и содержащие 30-40$ Mq и 70-60/. NL .

4; Установлено, что высокая прочность связи на границе композит-стальная подяотка обеспечивается тем, что стандартная связка ПГАН9 (Mi'В"$0 хорошо смачивает пикель-молибденовкй сплав и не образует интерчеталлидних соединений,как это имеет место при наплавке твердого сплава (0 .„.,„„ = 420 Ща).

ОjULiliX сз

5. Установлено, что наплавленный материал имеет гетерогенную структуру, состоящую из частиц первнчного карбида титана и вторичного карбида хрома, меклу которыми находится прослойка металлической связки, причем наружная часть зерна I LC легирована никелем, молибденом, хромом, железом, а в приконтактной зоне связки содержится титан. é -г. г*

6. Установлено, что при содержании в сплаве / LL. от 40 до 60#(об.) твердость наплавочного материала увеличпваётся от 45 по . 62 пМС . С увеличением размера частиц TLC от 20 до 120 мкм микротзеряоеть увеличивается от 1800 до 3100 "21а, что указывает

на химическое взаимодействие карбида титана со связкой.

7. Исследовано влияние размера частиц карбида титана и их объемного солерэания на износостойкость наплавленного сплава и показано, что оптимальные результаты постигаются при объемном содержании 50-60$ частиц с размерами от 120 до 160 мкм.

8. Разработан технологический процесс наплавки поверхностей трения стабилизаторов КЛС 295,3 буровых колон, который ласт возможность сэкономить до 30 кг твердого сплава на каждом стабилизаторе.

9. Проверены испытания в промышленных условиях Иалворнянско-. го управления буровых работ ПО "Укрне^ть" стабилизаторов КЛС

^95,3-КТ,которые показали увеличение стойкости на 35$.

Основные положения диссертационной работы нашли отражение в следующих работах:

1. Покрытие частиц карбида вольфрама никель-молибденовыми .¡плавами /Сухореборый В.Н., Заверуха О.В., Горичок Я.О.,Торбин Н.М., Курылив А.И. //Процессы взаимодействия на границе раздела фаз: Сб.научн.тр. ИСМ АН УССР - Киев, 1982, с.120-124

2. Интенсивные методы измельчения тугоплавких соединений /Заверуха О.В., Петрук O.A., Сухоребрый В.Н. //Экспериментальные процессы в порошковой .металлургии: Сб.научн.тр. ИСМ АН УССР -Киев, 1986, с.32-34

3. Физико-химические основы получения тугоплавких сверхтвердых материалов //Кислый П.С., Боднарук Н.И., Горичок Я?0., Заверуха О.В., Крыль Я.А., Кузенкова U.A., Маринич ГЛ.А., Сухоребрый В.Н. - Киев: Наукова думка, 1986, с.86-126

4. Электролитическое плакирование поротков карбида титана никель-молибденовыми сплавами /Заверуха О.В., Сухоребрый В.Н., Горичок Я.О. /Л1овкиение надежности и долговечности машин и оборудования: Сб. тр. научно-практического семинара (Тернополь,1989 г.) Тез. докл. - Тернополь: 1989, с.48-50

5. Композиционные наплавочные материалы на основе карбида титана /Заверуха О.В., Сухоребрый В.Н. //Повьгаюние надежности и долговечности машин п оборудования: Сб.тр.научно-практического семинара (Тернополь, 1989 г.): Тез.докл. - Тернополь; 1989,

с.50-51

6. Исследование сплавов,полученных плазменным напылением шихты, содержащей зерна тугоплавких карбидов плакированные никелем /Заверуха О.В., Мельник П.И., Сухоребрый В.Н., Червоний Ч.В. //Областной научно-практический семинар "Композиционны? материалы в машиностроении" (Тернополь, октябрь 1985 г.): Тез.докл; -Тернополь; 1989, с. 102

7. Исследование сплавов, полученных плазменной нэпгавко" шихты, содержащей зерна карбида титана плакированные николь -молибденовыми сплавами /Заверуха C.B., Мельник II.П., Сухо -

ребрый В.Н. // Областной научно-практический семинар "Композиционные материалы в машиностроении" (Тернополь, октябрь,ТЭ39 г.): Тез.докл. - Тернополь, ТЭ39 г., с.Л7

8. 'Тэомироеаппе наплет-лешгот») слоя па теноре карбида титана при паяла! лечиг плазм'чо -гчей /;!<г"ор,ухп О.В., ОууоэМрнй В.Д,

//Всесоюзная научно-техническая конференция "Концентрированные потоки энергии в технологии обработки и соединения материалов" (Пенза, ноябрь 1989 г.): Тез.докл. - Пенза: 1989 г., с.44-45

9. Повышение адгезии плазменных покрытий на сталях путем диффузионного отжига /Микитюк Р.Ю., !Лихайлив Н.П., Сухооебрый В.Н., Коваль И.В. /ДХШ Республиканский семинар по диффузионному насыщению и защитным покрытиям "Нанесение, упрочнение и свойства защитных покрытий на металлах" (Ивано-Франковск, сентябрь 1990 г.): Тез.докл. - Ивано-Франковск, 1990, с.24

10. Структура композиционного наплавленного слоя на основе карбида титана /Заверуха О.В., Сухоребрый В.Н. //ХХЩ Республиканский семинар по диффузионному насыщению и защитным покрытиям "Нанесение, упрочнение и свойства защитных покрытий на металлах" (Ивано-Франковск, сентябрь 1990 г.): Тез.докл. - Ивано-Франковск, 1990, c.24II6

11. Взаимодействие плакирующего карбида титана с расплавом /Ус-£Г^¿сплава /Заверуха О.В., Мельник II.И., Сухоребрый В.Н.

/ДХШ Республиканский семинар по диффузионному насыщению и защитным покрытиям "Нанесение, упрочнение и свойства защитных покрытий на металлах (Ивано-Франковск, сентябрь 1990 г.): Тез.докл. -Ивано-Франковск, 1990, с.205

12. Математическая модель оптимизации композиционного материала на основе карбида титана, плакированного никель-молиблекошми сплавами и Hi "Cz ~Q " Si сплава /'Сухоребрый В.Н., Юрчишин В.Н., Заверуха O.B. //XXIII Республиканский семинар по диффузионному насыщению и защитным покрытиям "Нанесение, упрочне-'ние и свойства защитных покрытий на металлах" (Ивано-Франковск, сентябрь 1990 г.): Тез.докл. - Ивано-Франковск, 1990, с.218

13. A.c. II90003 (СССР) В 33/16 Пролавочная пробка для цементирования скважин /Абдулзаде A.M., Сухоребрый В.Н., Днамэме-дов Ш.Х., Абдулзаде P.A., Базив H.H. Приоритет изобретения

22 марта 1984 г.

14. A.c. 1536652 (СССР) В 23 К 35/56 "Способ получения композиционного напгавочного материала /Кислый П.С., Заверуха О.В., Сухоребрый В.Н., ГоричокЯ.О., Абпулзаде A.M., Ясшко Р.Д. Приоритет изобретения 15 сентября 1987 г.