2020-05-13
105
Образцы для определения прочности сцепления покрытий; планшайба для установки образцов под напыление покрытий; порошок корунда; порошок никелевого сплава ПГ - СР3; термореагирующий никель-алюминиевый порошок ПТ - НА - 01; лабораторная установка для ситового анализа порошков; установка для струйно-абразивной обработки материалов; вращатель; установка УПУ - 3Д для плазменного напыления покрытий; разрывная машина; оптический микроскоп МИМ-7; подготовленные микрошлифы покрытий.
Порядок выполнения работы и оформление результатов
1. Используя комплект вибросит, произвести рассев порошков корунда и никелевых сплавов на фракции.
2. Произвести абразивно-струйную обработку корундом торцевой поверхности образцов для определения прочности сцепления покрытий. Использовать корунд дисперсностью 400 - 1000 мкм.
3. Закрепить обработанные корундом образцы в планшайбе.
4. Закрепить планшайбу с образцами для определения прочности сцепления покрытий в патроне вращателя.
5. Произвести плазменное напыление покрытий толщиной 0,8 - 1,0 мм на поверхности образцов. Для напыления использовать порошки ПГ-СР3 и ПТ-НА-01 дисперсностью 63 - 100 мкм. Режимы напыления: ток дуги 450А; напряжение дуги 65 - 70В; плазмообразующий газ – смесь аргона и 15 об. % водорода; транспортирующий газ – аргон; расход плазмообразующего газа 40 л/мин., транспортирующего газа – 2 л/мин., порошка – 1,6 - 1,7 кг/ч; дистанция напыления (L) 80; 120; 160 и 200 мм. На одной дистанции одновременно напыляют 3-4 образца.
6. На разрывной машине определить усилие, при котором происходит отрыв конического штифта от покрытий. Рассчитать прочность сцепления покрытий для трех образцов в каждом эксперименте (s1,s2,s3) и среднеарифметическое значение прочности сцепления (sср) по трем экспериментальным точкам. Результаты измерений и расчетов занести в табл. 7.1.
Таблица 7.1
Результаты испытаний покрытий на прочность сцепления
| Марка напыляемого материала | Дистанция напыления, мм | Прочность сцепления, МПа | |||
| s1 | s2 | s3 | sср | ||
| ПГ-СР3 | 80 | ||||
| 120 | |||||
| 160 | |||||
| 200 | |||||
| ПТ-НА-01 | 80 | ||||
| 120 | |||||
| 160 | |||||
| 200 | |||||
7. Используя уравнение (7.5), построить графическую зависимость времени, необходимого для прочного соединения расплавленных никелевых частиц с поверхностью стальной основы, от адиабатического повышения их температуры. Расчеты произвести при следующих условиях: n» 1013с-1; N/N0 = 1,0; Еа = 3,5×10-19Дж; g = 2×10-23 см3; rч = 9 г/см3; uч = 100 м/с; k = 1,4×10-23Дж/К; Тк = 900°С; b = 0,6; DТад. = 0 - 1600°С. Сделать вывод о влиянии реакции экзотермического взаимодействия в частицах термореагирующего порошка на прочность сцепления покрытий с основой.
8. Построить графические зависимости прочности сцепления покрытий из порошков ПГ-СР3 и ПТ-НА-01 от дистанции напыления.
9. По микрошлифам покрытий оценить агрегатное состояние частиц, из которых они формировались при дистанциях напыления 80; 120; 160 и 200 мм. Используя данные металлографического анализа, пояснить характер зависимостей прочности сцепления покрытий из термореагирующего (ПТ-НА-01) и термонейтрального (ПГ-СР3) порошков от дистанции напыления.
Контрольные вопросы
1. Каково влияние экзотермического теплового эффекта на энтальпию напыляемых частиц?
2. Чем отличаются технологии напыления термореагирующих и высокоэнтальпийных порошков?
3. Каково влияние дистанции напыления на прочность сцепления покрытий при использовании термореагирующих и термонейтральных порошков?
4. За счет чего достигается повышение контактной температуры в системе “частица-основа” при напылении термореагирующих порошков?
5. Что такое композиционные порошки?
6. Опишите конструкцию частиц плакированных и конгломератных никель-алюминиевых порошков.
7. Приведите примеры экзотермических композиций, которые используются для изготовления композиционных термореагирующих порошков.
8. Опишите химические процессы, протекающие при нагреве частиц алюмотермических композиционных порошков.
