Способ изготовления изделий из порошковых материалов

Способ изготовления изделий из порошковых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3663489/02 (22) 18.11 83 (46) 15.1193 Бал. Na 41-42

{71) Отделение Института химической физики АН

СССР (i ) SU (s1) 1144267 А1 (51) 5 В22РЗ 02 С22С29 00

2 (72) Мержанов А.Г„"Столин АМ„. Подпесов ВВ„.

Штейнберг АС.; Бучацкий П.М; Шишкина Т.Н. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ ИЗ

ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) 1144267

Изобретение относится к получению и обработке тугоплавких неорганических материалов и может быть использовано для изготовления иэделий из тугоплавких материалов методом сочетания высокотемпературного реагирования исходньгх компонентов в режиме горения с последующей обработкой продуктов горения давлением, а именно выдавливанием через отверстие пресс-формы.

Известен способ изготовления изделий, заключающийся в получении заготовки и ее горячем деформировании, при котором иэ смеси порошков получают заготовку и нагревают ее перед деформированием.

Однако этот способ характеризуется большой энергоемкостью и невозможностью получать иэделия из тугоплавких материалов с температурой плавления около

3000 С.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения иэделий, включающий приготовление смеси, состоящей иэ металла, неметалла и металла — связки, инициирование а ней реакции горения и дефармирование с использованием тепла этой реакции, деформирование ведут в ходе реакции или сразу по ее окончании.

Однако при этом способе тепловые процессы не успевают сформировать кристаллическую структуру, что приводит к образованию трещин, пор. Кроме того, выдавливание продуктов горения в ходе реакции или сразу по ее окончании ведет к неоднородности распределения структуры по длине изделия; металл — связка при температуре горения находится в расплавленном состоянии, а тугоплавкая основа — в твердом.

Целью изобретения является улучшение качества поверхности и получение однородной структуры изделий.

Для достижения поставленной цели в способе изготовления изделий из порошковых материалов, включающем приготовление смеси, состоящей из металла IV a группы, например Tl, неметалла, например

С. В, и металла — связки, например Nl, Со, инициирование в ней реакции горения и последующее выдавливание продукта горения, выдавливание проводят при температуре Ть=0,3 Т;Тэ, где Т« — температура плавления продукта горения; Тз — температура затвердевания металла связки.

Сущность изобретения заключается в том, что при выдержке полученного состава в интервале от температуры горения до температуры затвердеаания металла — связки.успевают пройти процессы образования кристаллической структуры из прореагировааших до конца материалов исходной смеси и осуществляется отвод содержащихся в них примесных газов, Последнее приводит к уменьшению пористости и снижению требований к чистоте материалов исходной смеси. Затвердевание металла — связки обуславливает однородность структуры по

"0 длине образца.

Указанный температурный интервал (0,3

Т«-Тз) процесса выдавливания обеспечивает сохранение пластических свойств твердой основы полученного состава. Проведение вы15 давливания при температуре <0,3 Т« приводит к потере пластических свойств твердой основы. Проведение выдавливания при температуре >Тз необеспечиваетусловия равномерного распределения металла-связ20 ки между зернами твердой основы. Отсюда следуют ограничения на выбор металла-связки: использование легкоплавких материалов, у которых температура затвердевания (Тз<0 3

Тп ) может привести к существенной неодно25 родности структуры и свойств получаемыхизделий.

Пример 1. Изготовление продуктов диаметром 8 мм выдавливанием.

Состав исходной шихты, мас.$:

30 Tl 56, С 14, Nl 30.

Температуры — горение экзотермической смеси (Ti+C) 2000 С, затвердевание связки (Ni) 1456 С, плавление твердой

35 основы (Т1С) . 3200 С.

Порошки металлов и сажу смешивали в мельницах барабанного типа и затем полученную шихту формовали в таблетки массой 50 г и диаметром 25 мм, 40 теплоизолировали асбестовой тканью толщиной 1,5 мм и помещали в пресс-форму из стали ХВГ с внутренним диаметром 30 мм.

Диаметр выходного отверстия в матрице—

8,2 мм.

45 После инициирования реакции и прохождения волны горения полученный материал выдерживали до температуры Tb

1400 С (Te=0,44Тпл), включали пресс и осуществляли выдавливание.

Полученное иэделие — пруток длиной

102 мм имел диаметр (замеры через 10 мм):

8,09; 8,08; 8,08: 8,08; 8,07; 8,06; 8 05; 8,05

8,04: 8.04. Поверхность прутка была ровной, 55 гладкой, без видимых дефектов. Слой под шлифовку — 1 мм на диаметр.

Для исследования структуры получаемых изделий изготавливались шлифы иэ начального и конечного участков прутка.

Точечным методом определялись объемные.

1144267

10

50 доли фаз (TIC и Ni). Содержание компонентов, мас, :

Начальный участок TIC 70, Nl 30

Конечный участок TIC 70, Nl ЗО

Пример 2. В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 1200ЯС (Te--0;38 Тпл) и осуществляли выдавливание. Полученный пруток длиной

104 мм имел диаметр (замеры через 10 мм):

8,09; 8,09; 8,08; 8,07; 8,07; 8,06: 8,06; 8,05;

8,05; 8,04., Поверхность прутка ровная, гладкая, без видимых дефектов. Слой под шлифовку

- 0,1 мм на диаметр. Содержание компонентов, мас. ..

Начальный. участок TIC 70, Ni 30

Конечный участок TIC 70. NI 30

Пример 3. В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 1000 С(7e=0.31 Тлл) и осуществляли выдавливание. Полученный пруток длиной

101 мм имел диаметр (замеры через 10 мм)::

8;09; 8,09; 8,08; 8,07; 8,07; 8,06; 8,06; 8,05;

8,05; 8Я4.

Поверхность прутка ровная, .гладкая; . без видимых дефектов. Слой под.шлифовку

-0,1 мм на диаметр. Содержание компонентов, мас, :

Начальный участок TIC 70, Ni 30

Конечный участок TIC 70, Ni 30

Пример 4. В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 800ОС (Тв0.25 Т л) и осуществляли выдавливание. Полученный пруток длиной

84 мм имел диаметр (замеры через 10 мм):

8 15; 8,01; 7,92; 8,04; 7,94; 8,11; 8,07; 7,92.

Поверхность прутка была чешуйчатой с большим количеством поперечных трещин, Слой под шлифовку -2 мм на диаметр. Содержание компонентов, мас. : в начальном участке: TIC 70; Ni 30 в конечном участке: T)C 70, Mi ЗО.

Пример 5. В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 1700ОС (Te>Ts) и осуществляли выдавливание. Полученный пруток длиной 109 мм имел диаметр (замеры через 10 мм): 8,09;

8;08; 8,08; 8,07; 8,05; 8,07; 8,05; 805; 8,04, 8,04. Поверхность прутка была чешуйчатой.

Слой под шлифовку -1,5 мм на диаметр, Содержание компонентов, мас. :

Начальный участок TIC 63, Nl 37

Конечный участок TIC 73, Ni 27.

П р и и е р 6. В условиях примера 1 таблетку выдавливали сразу после сгорания (Те 2000 С Ts). Полученный пруток длиной

107 мм имел диаметр: 8,1; 8,05; 8,09; 8,08:

8,03; 8,07; 8,08; 8,03; 8,04; 8,02 (замеры через 10 мм длины). Поверхность пористая и чешуйчатая; Слой под шлифовку -1.8 мм на диаметр. Содержание компонентов, мас. :

Начальный участок TIC 60, Ni 40

Конечный участок Т!С 74, Ю 26.

Пример 7. В качестве материалов исходной шихты были взяты компоненты, мас.7;:

Ti 58,7; С 6.4; В 14,9; Со 20.

Температуры — горение данной смеси 2500 С. плавление твердой основы 2500 С (соответствует Тпл эвтектики TIC+TIBz).

Затвердевание связки (Со) 1490ОС.

Дальнейшие операции проводились в условиях примера 1. Сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 1000 С (Te=0,4 Тли) и осуществляли выдавливание

Полученный пруток длиной 102 мм имел диаметр (замеры через 10 мм длины): 8,08;

8;08; 8,08; 8,07; 8,07; 8,06; 8.05; 8,05: 8,04;

8,04. Поверхность прутка ровная, гладкая, беэ видимых дефектов. Слой под шлифовку

-0,1 мм. Содержание компонентов, мас. :

Начальный участок TIC+TIBz 80,:Co 20

Конечный участок Т1 С+Т! В2 80, Со 20, Результаты экспериментов представлены в таблице.

Иэ приведенных примеров следует, что, еСли температура материала во время выдавливания находится в диапазоне (0,3

Tnn/Ts...1)Ts примеры 1,2,3, 7, то полученные прутки имеют хорошее качество повер- . хности и однородную структуру по всему объему. Если температура материала во время выдавливания Т >Тз(примеры 5, 6), то поверхность полученных прутков имеет: значительную пористость и происходит неравномерное распределение связи по объему, а именно начальный участок сказывается обогащенным металлом — связкой. Если температура материала во время выдавливания Те<0,3 Тпл (пример 4), то полученный пруток имеет чешуйчатую поверхность с большим количеством трещин.

Описываемый способ позволяет получить широкий епектр изделий с различной формой поперечного сечения и с большой величиной отношения высоты изделия к его диаметру. Полученные этим способом изделия имеют однородную структуру. по всему объему, высокое качество поверхности и требуют минимальной последующей механической обработки.

1144267

Техред M. Моргентал Корректор М.Куль

Редактор А.Колоскова

Заказ 3240

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" r. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий приготовление смеси, состоящей из металла И группы, например Ti, неметалла, например С,В, и металла связки, например Ni, Со, инициирование в ней реакции .горения и последующее выдавливание продукта горения, отличаю1 щийся «ем, что, с целью улучшения качества, поверхности и получения однородной структуры, выдавливание проводят при темп ратуре

Тв = О!3 Тпл - Тз, где Тлл -,температура плавления продукта горения, Т - температура затвердевания металла свя ки.