Способ получения дисперсноупрочненных материалов на никелевой основе внутренним окислением

Способ получения дисперсноупрочненных материалов на никелевой основе внутренним окислением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

c . Г ЬД:<

L ,) \, О П И С -"А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Соцмалмстических

Респубпик ()660778

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.05.77 (21) 2487870/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. 2

В 22 F 1/00

В 22 F3/20

С 22 С 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень ¹ 17 (53) УДК 62! 762.8 (088.8) Дата опубликования описания 10.05.79

В. П. Елютин, Е. И. Мозжухин, A. Н. Варенков, В. А. Реут, Н. Ф. Аношкин и О. Х. Фаткуллин (72) Авторы изобретения (7 1I ) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА НИКЕЛЕВОЛ ОСНОВЕ ВНУТРЕННИМ

ОКИСЛЕНИЕМ

Изобретение относится к порошковой металлургии и металлургии гранул и может быть использовано для получения металлических материалов с дисперсными включениями тугоплавких окислов, в том числе дисперсно-упрочненных металлов и сплавов.

Известен способ получения материалов из порошковых сплавов с дисперсными включениями окислов, включающий механическое легирование исходных компонентов, экструзию и дальнейшую термообработку (1). Однако этот способ сложен в технологии. 1О

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения дисперсно-упрочненных материалов на никелевой основе внутренним окислением, включающий смешивание порошков окислов металла и сплава, легированного элементами, образующими упрочняющую дисперсную фазу, термообработку и обработку давлением (2).

Однако известный способ применяется только для двойных сплавов. Этот способ 20 неприменим для сплавов, образующих в окислительной атмосфере защитные поверхностные пленки окислов, препятствующих диффу зии кислорода внутрь материала, приводящие к неравномерному распределению включений окислов в объеме материала(например, у сплавов типа нихром).

Целью изобретения является расширение технологических возможностей.

Для достижения поставленной цели обработку давлением проводят после смешивания порошков, а последующую термообработку проводят при температуре диссоциации окислов металла.

Проведение операции обработки давлением перед отжигом приводит к протеканию твердофазной реакции образования дисперсных включений окислов за счет перераспределения кислорода внутри компактного беспористого материала при последующем нагреве. Эта реакция происходит путем растворения (диссоциации) частиц исходного окисла в металлической матрице, диффузии атомов кислорода и их взаимодействия с атомами легирующего элемента и выделения дисперсных упрочняющих окислов. С целью проведения реакции перераспределения кислорода в компактном беспористом материале его получение из смеси исходных порошков (гра660778

Э нул) проводят.без предварительного спекания. Этим исключается возможность прохождения реакции перераспределения кислорода между исходным окислом и легирующим элементом в состоянии, когда порошки (гранулы) сплава еше сохраняют значительно развитую поверхность, на которой могут образовываться поверхностные окислы элементов сплава значительной толщины.

В качестве металла-основы сплава используются металлы, свободная энергия растворения кислорода в которых, без учета 10 вклада свободной энергии, обусловленного

=-нтропией смешения, по абсолютной величине (по модулю) при температуре 1000 К не пр .вышает 40 ккал/г-ат кислорода (наприм о, медь, никель, вольфрам, молибден).

f5

В качестве, по крайней мере, одного из легирующих элементов сплава, из которого изготавливаются порошки или гранулы, используется элемент, образующий окисел, свободная энергия, разложения которого при температуре 1200 К должна быть большей 20 или равной 105 ккал/г-ат кислорода (например, гафний, иттрий, торий).

В качестве окисла металла для приготовления смеси применяется окисел, свободная энергия раэ,ложения на элементы которого при температуре 1200 К, меньше

105 ккал/г-ат кислорода, а объем окисла, приходящийся на 1 г-ат кислорода, меньше суммы объемов образующегося окисла и прироста объема металла за счет перехода в него элемента, образующего исходный окисел (в расчете на один г-ат кислорода).

Пример 1. Порошок сплава на основе никеля, содержащего 13,5 /p хрома и 3,6О/р гафния, смешивают с порошком окисла никеля.

Этот сплав в окислительной атмосфере склонен к образованию защитных поверхностных пленок окислов (типа шпинелей), препятствующих диффузии кислорода внутрь сплава, и поэтому трудно поддается внутреннему окислению.

Формула изобретения зй Способ получения дисперсно-упрочненных материалов на никелевой основе внутренним окислением, включающий смешивание порошков окислов металла и сплава, легированного элементами, образующими упрочняющую дисперсную фазу, термообработку и обработку давлением, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, обработку давлением проводят после смешивания порошков, а последующую термообработку проводят при тем40 пературе диссоциации окислов металла.

Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе ! . Патент CLLIA № 3814635, кл 148—

1!5К, 1974.

2. П ате нт С ША ¹ 3884676, кл. 75 — 5, 1975.

Смесь порошков помещают в стальной контейнер, дегазируют в вакууме, контейнер заваривают в .вакууме электронным лучом.

Контейнер со смесью порошков подвергают горячей экструзии при температуре 1100 С и удельном давлении 2т/см со степенью обжатия 9:1. Полученные прутки отжигают при температуре 1200 С в течение 10 ч.

Пример 2. Гранулы сплава ЖС6У, легированные 2 /о гафния, смешивают с окислами хрома. Смесь помещают в стальной контейнер, дегазируют и заваривают в вакууме.

Контейнер с исходной смесью подвергают гидростатическому уплотнению при давлении

4000 атм в течение IO мин. Полученную заготовку нагревают в индукционной печи до.

1150 С в течение 5 мин и подвергают горячей экструзии при той же температуре и удельном давлении 2 т/см со степенью вытяжки

9:1. Полученные прутки подвергают термообработке для проведения внутреннего окисления в интервале температур 900 †12 C в течение 20 ч. Образующиеся окислы гафния равномерно распределяются в матрице сплава.

Использование предложенного способа получения металлических материалов с дисперсными включениями тугоплавких окислов обеспечивает по сравнению с известным способом равномерное распределение полученных дисперсных окислов ло всему объему заготовки, а также обеспечивает получение упрочненных дисперсными окислами сложнолегированных сплавов, образующих непроницаемую для кислорода пленку окислов.

Составитель T. Сырвачева

Редактор С. Титова Техред О. Луговая Корректор Н. Стец

Заказ 2341/10 Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4