Способ получения тонкодисперсных металлических, легированных и композиционных порошков

Способ получения тонкодисперсных металлических, легированных и композиционных порошков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу получения металлических, легированных или композиционных порошков со средним диаметром частиц D50, не превышающим 25 мкм, причем сначала исходный порошок преобразуют в частицы пластинчатой формы, которые затем подвергают измельчению в присутствии интенсификаторов помола, а также к получаемому указанным способом металлическому, легированному или композиционному порошку.

Известны многочисленные металлургические или химические способы получения металлических и легированных порошков. Если необходимо получить мелкодисперсный порошок, то начальной стадией известных способов часто является плавление соответствующего металла или сплава.

При диспергировании расплава путем его распыления через сопло частицы порошка образуются непосредственно из капелек расплава вследствие их затвердевания. В зависимости от метода охлаждения расплава (воздухом, инертным газом или водой), технологических параметров распыления, например геометрических характеристик сопла, скорости и температуры газа или типа материала, из которого изготовлено сопло, а также характеристик материала расплава, таких как температура его плавления и затвердевания, поведение при затвердевании, вязкость, химический состав и реакционная способность по отношению к технологическим средам, существуют многочисленные варианты осуществления способа распыления через сопло, а также ограничения для его использования (W.Schatt, K.-P.Wieters в "Powder Metallurgy - Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 10-23).

Поскольку получение порошков способом распыления через сопло имеет особое техническое и экономическое значение, разработаны различные принципы его осуществления. Конкретный способ распыления выбирают в зависимости от необходимых свойств получаемого порошка, таких как размер частиц, их распределение по размерам, морфология, наличие примесей, а также в соответствии со свойствами распыляемых расплавов, такими как температура плавления или реакционная способность, и приемлемыми производственными расходами. Однако нередко существуют экономические и технические пределы оправданности производственных расходов, позволяющих достичь определенного комплекса свойств порошка (распределения частиц по размерам, содержания примесей, выхода “целевого зерна”, морфологии частиц, их способности к спеканию и т.д.) (W.Schatt, K.-P.Wieters в "Powder Metallurgy - Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 10-23).

Недостатком способа получения порошков путем распыления через сопло прежде всего является необходимость использования больших количеств энергии и распыляющего газа, что обусловливает чрезвычайно высокую затратоемкость данной технологии. В частности, низкорентабельным является получение тонкодисперсных порошков из тугоплавких сплавов с температурой плавления выше 1400°С, поскольку, с одной стороны, высокая температура плавления обусловливает чрезвычайно большой расход необходимой для получения расплава энергии, а с другой стороны, по мере уменьшения требуемых размеров частиц существенно возрастает расход газа. Кроме того, нередко возникают затруднения, если по меньшей мере один из элементов сплава обладает высоким химическим сродством к кислороду. Благодаря использованию специально разработанных сопел для получения легированных порошков с особенно высокой дисперсностью удается обеспечить преимущества с точки зрения соответствующих производственных издержек.

Наряду с получением частиц способом распыления через сопло часто используют также другие одноступенчатые пирометаллургические технологии, например, так называемое прядение из расплава, то есть литье расплава на охлаждаемый валик, в результате которого образуются тонкая, как правило, пригодная для измельчения лента или так называемая тигельная экстракция расплава, то есть погружение вращающегося с большой скоростью охлаждаемого профилированного валика в расплав металла, причем получают частицы или волокна.

Другим важным вариантом производства порошков является химический метод, предусматривающий восстановление оксидов или солей металлов. Однако получение легированных порошков этим методом не представляется возможным (W.Schatt, K.-P.Wieters в "Powder Metallurgy - Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 10-23).

Чрезвычайно тонкодисперсный порошок с частицами, размер которых составляет менее микрометра, может быть получен также благодаря комбинированию процессов испарения и конденсации металлов и сплавов, а также благодаря использованию газофазных реакций (W.Schatt, K.-P.Wieters в "Powder Metallurgy - Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 39-41). Однако техническое осуществление этих способов является крайне дорогостоящим.

Если осуществляют охлаждение большого объема/блока расплава, то для получения металлических или легированных порошков, пригодных для переработки методами порошковой металлургии, следует использовать технологические операции грубого, тонкого и сверхтонкого механического измельчения. Обзор механических способов производства порошков приведен в W.Schatt, K.-P.Wieters в "Powder Metallurgy - Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 5-47.

Механическое измельчение материалов, особенно размол в мельницах, является весьма выгодным с технической точки зрения старейшим методом регулирования размеров частиц, поскольку этот метод может быть реализован с небольшими издержками и применим для переработки многочисленных материалов. Однако механический размол требует соблюдения определенных требований к измельчаемому материалу, например, к размерам исходных кусков и хрупкости. Кроме того, механический размол не всегда бывает беспредельным. Дальнейшему уменьшению размеров частиц препятствует установление равновесной степени измельчения, наступающее также в том случае, если процесс размола начат с более мелкодисперсных исходных порошков. Традиционно используемые процессы размола модифицируют в том случае, если достигают физических пределов способности исходного материала к измельчению, а также с целью оптимизации определенных эффектов, например низкотемпературного перехода материала в хрупкое состояние или воздействия интенсификаторов помола на поведение материала при размоле, соответственно его способность к измельчению.

Во многих случаях особенно пригодный метод тонкого измельчения относительно хрупких, подвергнутых предварительному размолу материалов, основан на использовании газовых противоточных струйных мельниц, которые могут быть поставлены многими коммерческими предприятиями, в частности фирмой Hosokawa-Alpine или Netzsch-Condux. Измельчение в подобных мельницах находит широкое применение, и по сравнению с традиционно используемыми для чисто механического размола мельницами, например шаровыми мельницами или шаровыми мельницами с мешалками, струйные мельницы обеспечивают существенные технические (незначительное содержание примесей, аутогенное размалывание) и экономические преимущества, в особенности, если размолу подлежат хрупкие материалы. Струйные мельницы достигают предела своих технических, а следовательно, и экономических возможностей, если речь идет об измельчении дуктильных исходных порошков, то есть трудно измельчаемых материалов, и о небольших размерах конечного зерна. Это обстоятельство обусловлено уменьшением кинетической энергии частиц порошка, измельчающих самих себя в газовой струе. Поскольку частицы порошка снабжаются кинетической энергией только от газа-носителя, удельный расход необходимой для тонкого измельчения энергии возрастает до экономически недопустимого предела и при переработке порошков с повышенной дуктильностью становится практически неприемлемым. Кроме того, спекаемость измельченных этим методом порошков не соответствует спекаемости частиц порошков, полученных традиционно используемыми методами измельчения.

Чрезвычайно мелкие частицы могут быть получены, например, благодаря комбинированию операций измельчения с реакциями гидрирования и дегидрирования, включая комбинирование реакционных продуктов с целью обеспечения требуемого фазового состава порошка (I.R.Harris, С.Noble, Т.Bailey, Journal of the Less-Common Metals, 106 (1085, L1-L4). Однако применимость комбинированного метода ограничена сплавами, содержащими элементы, способными образовывать стабильные гидриды. Благодаря использованию комбинированного метода удается в значительной степени исключить механические воздействия на измельчение, приводящие к нарушению кристаллической решетки порошков или иным дефектам. Это обстоятельство имеет особенно большое значение прежде всего в том случае, если функциональные свойства частиц порошка, например кристалличность, оказывают существенное влияние на свойства конечного порошкового продукта, например, если речь идет о постоянных магнитах из сплава неодима, железа и бора (NdFeB).

Предел применимости указанных выше способов всегда наступает в тех случаях, когда возникает необходимость в получении чрезвычайно тонких порошков дуктильных металлов или сплавов, которые обладают как высокой реакционной способностью по отношению к кислороду, так и высокой способностью к спеканию.

Для получения подобных продуктов был разработан процесс, предусматривающий использование хладагентов, в соответствии с которым охлажденные до низких температур частицы металла пропускают через трубку Вентури, после чего они с чрезвычайно высокой скоростью, достигающей одного Маха, соударяются с охлажденной пластиной. Согласно данным, приведенным W.Schatt, K.-P.Wieters в "Powder Metallurgy - Processing and Materials", EPMA European Powder Metallurgy Association, 1997, 9-10, этим способом может быть получен порошок с размером частиц от 5 до 10 мкм. Однако необходимость ускорения исходного порошка до звуковой скорости обусловливает чрезвычайно высокий расход энергии, используемой для осуществления данного способа. Кроме того, могут возникать проблемы, обусловленные повышенным абразивным истиранием, а вследствие взаимодействия частиц с пластиной в подвергаемый измельчению материал могут попасть опасные примеси.

Другим методом получения тонкодисперсных порошков из дуктильных материалов является механическое легирование. При этом в результате интенсивного измельчения получают агломераты, состоящие из кристаллитов размером от 10 до 0,01 мкм. Благодаря воздействию мощной механической нагрузки дуктильный металлический материал изменяется таким образом, что в известных условиях образуются отдельные мелкие частицы. Эти частицы обладают типичным для сплава составом. Однако данный метод обладает недостатком, состоящим в иногда значительном загрязнении измельчаемого материала примесями, что в первую очередь обусловлено истиранием. Именно неконтролируемое истирание, как правило, служит препятствием для технического использования данного метода. Кроме того, дискретные мелкие частицы образуются только в результате чрезвычайно продолжительного измельчения. В связи с этим рентабельное получение тонкодисперсных металлических и легированных порошков путем простого механического легирования не представляется возможным.

Учитывая вышеизложенное, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить способ получения тонкодисперсных, прежде всего дуктильных металлических, легированных или композиционных порошков, причем способ должен быть пригоден прежде всего для получения сплавов, то есть многокомпонентных систем, и должен предоставлять возможность целенаправленного регулирования важнейших свойств порошков, таких как размер частиц, их распределение по размерам, способность к спеканию, содержание примесей или морфология частиц, соответственно допускать возможность оказания воздействия на эти свойства.

Согласно изобретению указанная задача решается благодаря двухстадийному способу, причем сначала исходный порошок преобразуют в частицы пластинчатой формы, которые затем измельчают в присутствии интенсификаторов помола.

Таким образом, объектом настоящего изобретения является способ получения металлических, легированных или композиционных порошков со средним диаметром частиц D50, определенным по ASTM С 1070-01 на измерительном приборе Microtrac^® ×100, не превышающим 25 мкм, из исходного порошка с частицами большего среднего диаметра, причем

a) частицы исходного порошка на стадии деформации перерабатывают в частицы пластинчатой формы с соотношением диаметра к толщине, находящимся в интервале от 10:1 до 10000:1, и

b) частицы пластинчатой формы подвергают измельчающему размолу в присутствии интенсификатора помола.

Прибор Microtrac^® ×100 для измерения размеров частиц может быть приобретен у фирмы Honeywell (США).

Диаметр и толщину частиц пластинчатой формы с целью последующего определения их соотношения измеряют методом оптической микроскопии. Для этого сначала две объемные части вязкотекучей прозрачной эпоксидной смолы смешивают с одной объемной частью частиц пластинчатой формы. Затем из полученной смеси путем вакуумирования удаляют попавшие в нее при перемешивании пузырьки воздуха. Освобожденную от пузырьков воздуха смесь выливают на ровную подложку и раскатывают по всей ее ширине валиком. Благодаря этому частицы пластинчатой формы приобретают предпочтительную ориентацию в поле течения между валиком и подложкой. Предпочтительной является такая ориентация пластинчатых частиц, согласно которой нормали к поверхностям частиц в среднем оказываются параллельны нормалям к поверхности гладкой подложки, то есть частицы пластинчатой формы располагаются слоями в среднем плоскопараллельно по отношению к подложке. После отверждения эпоксидной смолы из сформированной на поверхности подложки пластины вырезают образцы надлежащего размера. Эти образцы исследуют под микроскопом в перпендикулярном и параллельном подложке направлениях. При использовании снабженного калиброванной оптикой микроскопа и соблюдении достаточно точной ориентации частиц определяют размеры по меньшей мере пятидесяти частиц и вычисляют соответствующее среднее значение. Это среднее значение соответствует диаметру частиц пластинчатой формы. Затем исследуемый образец разрезают в перпендикулярном подложке направлении и под микроскопом с калиброванной оптикой, который использовали для измерения диаметра, определяют толщину частиц пластинчатой формы. Особое внимание при этом следует обращать на то, чтобы измерению подвергались частицы, расположенные как можно более плоскопараллельно относительно подложки. Поскольку частицы помещены в окружающую их со всех сторон оболочку из прозрачной эпоксидной смолы, выбор надлежащим образом ориентированных частиц и уверенное соотнесение наблюдаемых под микроскопом контуров с подлежащими оценке частицами не представляет никакого труда. Указанным выше образом определяют толщину по меньшей мере пятидесяти частиц и вычисляют соответствующее среднее значение. Это среднее значение соответствует толщине частиц пластинчатой формы. Используя измеренные выше средние значения диаметра и толщины пластинчатых частиц, вычисляют соотношение этих параметров.

Предлагаемым в изобретении способом прежде всего могут быть получены тонкодисперсные дуктильные металлические, легированные или композиционные порошки. При этом под дуктильными металлическими, легированными или композиционными порошками подразумеваются порошки, которые под действием механической нагрузки вплоть до достижения предела текучести испытывают пластическое удлинение, соответственно деформирование, прежде чем произойдет характерное повреждение материала (его переход в хрупкое состояние, разрушение). Подобные пластические изменения материала зависят от его свойств, и им соответствует интервал от 0,1% до нескольких сот процентов в расчете на первоначальную длину.

Степень дуктильности, то есть способности материалов под действием механического напряжения испытывать пластическую, то есть остаточную деформацию, можно определить, соответственно описать, путем механического испытания на растяжение и/или сжатие.

Для определения степени дуктильности путем испытания на механическое растяжение изготавливают образцы испытуемого материала, так называемые образцы для испытания на растяжение. Речь при этом может идти об образцах, обладающих, например, цилиндрической формой, средняя часть которых длиной, составляющей примерно 30-50% от общей длины образца, обладает диаметром, уменьшенным примерно на 30-50%. Образец для испытания на растяжение закрепляют в зажимном приспособлении электромеханической или электрогидравлической машины, предназначенной для испытания на растяжение. Прежде чем приступить к непосредственному механическому испытанию к средней части образца прикрепляют чувствительный элемент датчика длины, измерительная база которого составляет около 10% от общей длины образца. В процессе прикладывания механического растягивающего напряжения этот чувствительный элемент позволяет проследить за увеличением длины выбранной измерительной базы. Напряжение повышают до тех пор, пока оно не приведет к разрушению образца, после чего на основании графической записи зависимости удлинения от напряжения определяют численное значение доли пластической деформации в общем изменении длины образца. Материалы, доля пластической деформации которых, установленная при указанном испытании, составляет по меньшей мере 0,1%, в контексте настоящего изобретения считаются дуктильными.

Аналогичным образом на стандартной машине для испытаний на сжатие можно также подвергнуть механическому нагружению сжатием цилиндрический образец материала, соотношение диаметра которого к толщине составляет около 3:1. При этом достаточное механическое нагружение сжатием также приводит к возникновению остаточной деформации цилиндрического образца. После снятия сжимающей нагрузки и извлечения образца определяют увеличение соотношения его диаметра к толщине. Материалы, доля пластической деформации которых, установленная при указанном испытании, составляет по меньшей мере 0,1%, в контексте настоящего изобретения считаются дуктильными.

Предлагаемым в изобретении способом предпочтительно получают тонкодисперсные дуктильные легированные порошки, степень дуктильности которых составляет по меньшей мере 5%.

Согласно изобретению пригодность для измельчения самих по себе неспособных к дальнейшему измельчению легированных или металлических порошков повышают благодаря использованию интенсификаторов помола механического, механохимического и/или химического действия, которые добавляют целенаправленно или которые создают в процессе измельчения. Одним из важнейших аспектов подобного подхода является недопустимость изменения совокупного заданного химического состава порошка, полученного с использованием интенсификаторов помола, или даже оказание такого воздействия на порошок, которое приводило бы к улучшению его технологических свойств, например повышало способность порошка к спеканию, или текучесть.

Предлагаемый в изобретении способ пригоден для получения различных тонкодисперсных металлических, легированных или композиционных порошков со средним диаметром частиц D50, не превышающим 25 мкм.

Так, например, могут быть получены металлические, легированные или композиционные порошки, составу которых соответствует формула

в которой

А означает один или несколько следующих элементов: железо (Fe), кобальт (Со), никель (Ni),

В означает один или несколько следующих элементов: ванадий (V), ниобий (Nb), тантал (Та), хром (Сr), молибден (Мо), вольфрам (W), марганец (Мn), рений (Re), титан (Ti), кремний (Si), германий (Ge), бериллий (Be), золото (Аu), серебро (Аg), рутений (Ru), родий (Rh), палладий (Pd), осмий (Os), иридий (Ir), платина (Pt),

С означает один или несколько следующих элементов: магний (Мg), алюминий (Аl), олово (Sn), медь (Сu), цинк (Zn), и

D означает один или несколько следующих элементов: цирконий (Zr), гафний (Hf), редкоземельный металл, и

h, i, j и k означают массовые содержания, причем

h, i, j и k соответственно независимо друг от друга означают содержания от 0 до 100 мас.%,

при условии, что сумма h, i, j и k составляет 100 мас.%.

В формуле (I)

А предпочтительно означает один или несколько следующих элементов: железо (Fe), кобальт (Со), никель (Ni),

В предпочтительно означает один или несколько следующих элементов: ванадий (V), хром (Сr), молибден (Мо), вольфрам (W), титан (Ti),

С предпочтительно означает один или несколько следующих элементов: магний (Мg), алюминий (Аl), и

D предпочтительно означает один или несколько следующих элементов: цирконий (Zr), гафний (Hf), иттрий (Y), лантан (La).

h предпочтительно составляет от 50 до 80 мас.%, особенно предпочтительно от 60 до 80 мас.%,

i предпочтительно составляет от 15 до 40 мас.%, особенно предпочтительно от 18 до 40 мас.%,

j предпочтительно составляет от 0 до 15 мас.%, особенно предпочтительно от 5 до 10 мас.%,

k предпочтительно составляет от 0 до 5 мас.%, особенно предпочтительно от 0 до 2 мас.%.

Полученные согласно изобретению металлические, легированные или композиционные порошки состоят из частиц, обладающих небольшим средним диаметром D50. Средний диаметр частиц D50, определенный по ASTM С 1070-01 на измерительном приборе Microtrac^® ×100, предпочтительно не превышает 15 мкм.

В качестве исходных порошков могут использоваться, например, порошки, которые уже обладают необходимым составом конечных металлических, легированных или композиционных порошков. Однако в соответствии с предлагаемым в изобретении способом можно использовать также смесь нескольких исходных порошков, причем необходимый состав конечных металлических, легированных или композиционных порошков обеспечивают только путем выбора надлежащего соотношения между исходными порошками. Кроме того, влияние на состав конечного металлического, легированного или композиционного порошка может также оказывать выбор интенсификатора помола, если он остается в конечном продукте.

В качестве исходных порошков предпочтительно используют порошки со сферической или угловатой формой частиц и определенным по ASTM С 1070-01 средним диаметром частиц D50, составляющим более 25 мкм, предпочтительно находящимся в интервале от 30 до 2000 мкм, особенно предпочтительно от 30 до 1000 мкм.

Необходимые исходные порошки могут быть получены, например, путем распыления расплавленных металлов через сопло и при необходимости последующей воздушной классификации или просеивания.

Согласно изобретению исходный порошок сначала подвергают переработке на стадии деформации. Стадия деформации может быть осуществлена в известном устройстве, например валковой дробилке, мельнице Гаметага, высокоэнергетической мельнице или истирателе, соответственно шаровой мельнице с мешалкой. Благодаря выбору надлежащих технологических параметров, прежде всего благодаря воздействию механических напряжений, достаточных для обеспечения пластической деформации материала, соответственно частиц порошка, отдельные частицы деформируются таким образом, что в конечном итоге они приобретают форму пластинок, толщина которых предпочтительно составляет от 1 до 20 мкм. Подобная деформация может быть реализована, например, путем воздействия однократных нагрузок в валковой или молотковой дробилке, многократного воздействия нагрузки при осуществлении кратковременных операций деформирования, например, путем ударного размалывания в мельнице Гаметага или мельнице Simoloyer^®, или путем комбинирования ударного и фрикционного размалывания, например, в истирателе или шаровой мельнице. Высокая нагрузка на материал при подобном пластическом деформировании может вызвать нарушение его кристаллической структуры и/или переход материала в хрупкое состояние, что может использоваться для его измельчения на последующих технологических стадиях.

Кроме того, могут использоваться известные пирометаллургические методы ускоренного затвердевания с целью изготовления ленточек или так называемых флокенов. Последние также пригодны для последующего, описанного ниже измельчающего размола, как и полученные механическими методами частицы пластинчатой формы.

Используемые для осуществления стадии деформации устройства, размалывающие средства и прочие условия размола предпочтительно выбирают таким образом, чтобы содержание примесей, обусловленное истиранием и/или взаимодействием с кислородом или азотом, было как можно более низким и находилось ниже порога применимости конечного продукта, соответственно в пределах соответствующей спецификации на материал.

Это может быть обеспечено, например, благодаря надлежащему выбору материала, из которого выполнен резервуар для размола, и материала, из которого выполнено размалывающее средство, использованию газов, предотвращающих окисление и образование нитридов металлов, и/или добавлению защитных растворителей во время осуществления стадии деформации.

Согласно одному из особых вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа частицы пластинчатой формы получают на стадии быстрого затвердевания, реализуемой, например, путем так называемого прядения из расплава, то есть получают непосредственно из расплава путем его охлаждения на одном или нескольких, предпочтительно охлаждаемых валках или между такими валками, благодаря которому происходит непосредственное образование пластинок (флокенов).

Согласно изобретению получаемые на стадии деформации частицы пластинчатой формы подвергают измельчающему размолу. При этом, во-первых, изменяется соотношение между диаметром частиц и толщиной, причем, как правило, получают первичные частицы с соотношением диаметра к толщине от 1:1 до 10:1. Во-вторых, регулируют требуемый средний диаметр частиц, составляющий не более 25 мкм, без образования агломератов частиц, с трудом поддающихся повторному измельчению.

Измельчающий размол может быть выполнен, например, в мельнице, в частности эксцентриковой мельнице, а также в мельнице Гульбетта, предназначенной для горячего прессования прессе или аналогичных устройствах, вызывающих нарушение упорядоченности материала пластинчатых частиц, обусловленное разными скоростями его перемещения и нагружения.

Согласно изобретению измельчающий размол осуществляют в присутствии интенсификатора помола. В качестве интенсификаторов помола могут быть добавлены, например, жидкие интенсификаторы помола, воска и/или хрупкие порошки. При этом интенсификаторы помола могут оказывать механическое, химическое или механохимическое воздействие.

Под интенсификаторами помола подразумеваются, например, парафиновое масло, парафиновый воск, металлический порошок, легированный порошок, сульфиды металлов, соли металлов, соли органических кислот и/или порошок высокопрочного материала.

Хрупкие порошки или фазы действуют подобно механическим интенсификаторам помола и могут использоваться, например, в виде порошков из сплавов, элементов, высокопрочных материалов, карбидов, силицидов, оксидов, боридов, нитридов или солей. Так, например, используют предварительно измельченные порошки элементов и/или легированные порошки, которые совместно с используемым, трудно измельчаемым исходным порошком образуют обладающий необходимым составом конечный порошок.

В качестве хрупких порошков предпочтительно используют бинарные, тройные и/или состоящие из большего количества элементов композиции, образованные присутствующими в используемом исходном сплаве элементами А, В, С и/или D, причем А, В, С и D такие, как указано выше.

Могут использоваться также жидкие и/или легко деформируемые интенсификаторы помола, например воска. Соответствующими примерами могут служить углеводороды, такие как гексан, а также спирты, амины или водные среды. Речь при этом предпочтительно идет о соединениях, которые могут быть необходимы для осуществления последующих технологических операций и/или могут быть легко удалены по завершении измельчающего размола.

Могут использоваться также особые органические соединения, известные из области производства пигментов, где их применяют с целью стабилизации необразующих агломератов индивидуальных пластинчатых частиц в жидкой среде.

Согласно одному из особых вариантов осуществления изобретения используют интенсификаторы помола, вступающие в целенаправленное химическое взаимодействие с исходным порошком, для обеспечения успешного измельчения и/или установления определенного химического состава конечного продукта. Речь при этом может идти, например, о способных к деструкции химических соединениях, лишь один или несколько компонентов которых необходимы для обеспечения требуемого состава конечного продукта, причем по меньшей мере один компонент, соответственно одну составную часть, можно максимально полно удалить путем реализации теплового процесса.

Примерами подобных химических соединений могут служить восстанавливаемые и/или деструктируемые вещества, такие как гидриды, оксиды, сульфиды, соли, сахара, которые при осуществлении последующих технологических операций и/или в процессе пирометаллургической переработки порошкового продукта по меньшей мере частично удаляют из измельченного материала, причем остающаяся часть выполняет функцию добавки, обеспечивающей требуемый химический состав конечного порошка.

Кроме того, можно не добавлять интенсификатор помола специально, а получать его в процессе измельчающего размалывания in situ. Речь при этом может идти, например, о генерировании интенсификатора помола, осуществляемом благодаря добавлению химически активного газа, который в определенных условиях измельчающего размола вступает во взаимодействие с исходным порошком, образуя хрупкую фазу. В качестве химически активного газа предпочтительно используют водород.

Хрупкие фазы, создаваемые путем обработки химически активным газом, например, образуемые гидридами и/или оксидами фазы, могут быть удалены после успешного измельчающего размола, как правило, при осуществлении соответствующей технологической операции или в процессе дальнейшей переработки полученного тонкодисперсного металлического, легированного или композиционного порошка.

Интенсификаторы помола, которые не удаляют из получаемых согласно изобретению металлических, легированных или композиционных порошков или удаляют лишь частично, предпочтительно выбирают таким образом, чтобы остающиеся составные части оказывали желаемое воздействие на то или иное свойство материала, например улучшали его механические свойства, уменьшали подверженность коррозии, повышали твердость и улучшали абразивные свойства, соответственно фрикционные и антифрикционные характеристики. Примером подобного интенсификатора помола является высокопрочный материал, содержание которого на последующей технологической стадии повышают настолько, чтобы этот высокопрочный материал мог быть подвергнут дальнейшей переработке совместно с легированным компонентом в твердый сплав, соответственно композиционный материал, состоящий из высокопрочного материала и легированного компонента.

Согласно изобретению определенный по ASTM С 1070-01 на приборе Microtrac^® ×100 средний диаметр D50 первичных частиц металлического, легированного или композиционного порошка, полученного в результате реализации стадии деформации и последующего измельчающего размола, не превышает 25 мкм.

Известные взаимодействия, происходящие между частицами сверхтонкого порошка несмотря на использование интенсификаторов помола, наряду с желаемым формированием мелких первичных частиц могут приводить к формированию более крупных вторичных частиц (агломератов), диаметр которых значительно превышает необходимый средний диаметр частиц, не превышающий 25 мкм.

В связи с этим после измельчающего размола предпочтительно осуществляют стадию деагломерации, которая обеспечивает разрушение агломератов и высвобождение первичных частиц. Деагломерация может быть осуществлена, например, путем приложения срезывающих усилий в виде механических и/или термических нагрузок и/или путем удаления ранее введенных между первичными частицами разделительных слоев. Используемые в особых случаях методы деагломерации реализуют с учетом степени агломерирования первичных частиц, назначения конечного тонкодисперсного порошка, его склонности к окислению и допустимого содержания примесей в готовом продукте.

Деагломерация порошка может быть осуществлена, например, механическими методами, в частности путем обработки в газовой противоточной струйной мельнице, просеивания, воздушной классификации или обработки в истирателе, смесителе или диспергаторе типа “ротор-статор”. Кроме того, для этой цели могут использоваться поля напряжений, подобные генерируемым при ультразвуковой обработке, термическая обработка, например осуществляемое под действием низких или высоких температур высвобождение, соответственно преобразование разделительного слоя, ранее введенного между первичными частицами, или химическое превращение введенных или целенаправленно созданных фаз.

Деагломерацию предпочтительно осуществляют в присутствии одной или нескольких жидкостей, вспомогательных диспергирующих добавок и/или связующих веществ. Подобным методом может быть получен шликер, паста, пластилин или суспензия с содержанием твердого вещества от 1 до 95 мас.%. Если содержание твердого вещества в таких композициях находится в интервале от 30 до 95 мас.%, они могут быть подвергнуты непосредственной переработке принятыми в порошковой технологии методами, например путем литья под давлением, отливки пленок, наслаивания, горячего литья, а затем превращены в конечный продукт путем осуществления операций сушки, удаления связующего вещества и спекания.

Для деагломерации особенно чувствительных к воздействию кислорода порошков предпочтительно используют газовую противоточную струйную мельницу, функционирующую с использованием инертного газа, например аргона или азота.

Полученные предлагаемым в изобретении способом металлические, легированные или композиционные порошки по сравнению с обычными порошками, полученными, например, путем распыления через сопло, частицы которых обладают аналогичным средним диаметром и аналогичным химическим составом, отличаются рядом специфических свойств.

Таким образом, другим объектом настоящего изобретения являются металлические, легированные и композиционные порошки со средним диаметром частиц D50, определенным по ASTM С 1070-01 на приборе Microtrac^® ×100, не превышающим 25 мкм, которые могут быть получены предлагаемым в изобретении способом.

Так, например, предлагаемые в изобретении металлические, легированные и композиционные порошки обладают отличной способностью к спеканию. Плотность спекания, аналогичная плотности спекания порошков, полученных путем распыления через сопло, может быть достигнута при более низкой температуре. Из прессованных заготовок, обладающих определенной плотностью прессования, при одинаковой температуре спекания можно получить изделия с более высокой плотностью. Повышенная спекаемость предлагаемых в изобретении порошков проявляется, например, также в том, что усадка в процессе спекания вплоть до достижения ее максимального значения превышает усадку, происходящую при спекании полученных традиционным методом порошков.

Таким образом, еще одним объектом настоящего изобретения являются металлические, легированные или композиционные порошки с определенным по

ASTM С 1070-01 на приборе Microtrac^® ×100 средним диаметром частиц D50, не превышающим 25 мкм, причем усадка, определенная посредством дилатометра по DIN 51045-1, вплоть до достижения ее максимального значения составляет по меньшей мере 1,05 от усадки полученного путем распыления через сопло металлического, легированного или композиционного порошка аналогичного химического состава и с аналогичным средним диаметром частиц D50, притом подлежащий испытанию порошок перед измерением усадки подвергнут уплотнению до плотности прессования, составляющей 50% от теоретической плотности.

При этом уплотнение исследуемого по