Способ обработки порошков тугоплавких материалов

Соав Саветскик Социалистических Республик) Приорите СССР по делам изобретений(45) Дата опубликования описания 30,01.79 УДК 621.762и открыт ОПЛАВКИ СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОРОШКМАТЕРИАЛОВ 20 Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления изделий из порошков тугоплавких материалов, например карбидов металлов.Известен способ обработки порошков тугоплавких материалов для получения спеченных изделий с высокой плотностью, заключающийся в том, что порошки карбидов тугоплавких металлов измельчают в вибромельнице мелющими шарами в жидкой нейтральной среде 11. При этом достигают измельчение частиц порошка с одновременным увеличением уровня микроискажений и дисперсности блоков мозаики.Однако известный способ обработки, позволяющий при соблюдении определенных условий достичь высокой плотности спекаемых изделий и тем самым увеличения их прочностных свойств, не обеспечивает сохранения стабильности этих свойств при эксплуатации изделий при температурах, равных или на 100 - 300 С выше температуры спекания, так как микроструктура изделий, сформированных из тонкодисперсных и наклепанных порошков, претерпевает при спекании или высокотемпературной эксплуатации изменения рекристаллизационного порядка, вызывающие рост зерен, как следствие этого - снижение прочности,Цель изобретения - повышение термической стабильности структуры и прочностиспеченных изделий из порошков тугоплавких материалов,5 Достигают это предложенным способомобработки порошков тугоплавких материалов, по которому вибрационное измельчениепроводят в две стадии, причем первую стадию проводят в жидкой среде при частотеколебаний б 00 - 2000 циклов в 1 мин с амплитудой 0,5 - 2 мм, а вторую - в газовойсреде при частоте колебаний 2000 в 50циклов в 1 мин с амплитудой 0,1 - 0,5 мм.При этом на 1 стадии получают ча 5 стицы со средним размером 5 - 15 мкм, навторой стадии получают в частицах дисперсные блоки мозаики со средним размеромо(Д) 200 - 1000 Л и минимальные микроискажения ро А) 1/,) до 0,5 10 - ,Выбор диапазона дисперсности частицобусловлен тем, что при спекании изделийиз порошка с размером частиц меньшим,чем 5 мкм, действуют процессы рекристаллизации, приводящие к росту зерен и снижению прочностных свойств. При спеканииизделий с размером частиц свыше 15 мкмдостигается плотность изделий на 10 - 30%меньше теоретической, что также приводитЗО к низким прочностным свойствам.После спекания Средний размер частиц порошка,мкм средний размер зерна,мкм Размер блоков мозаики,АСпособобработки прочсреднийразмер зерна, мкм прочность, кг/мм ность, кг/ммв 3,10 - 3 22 33 15 10 1100 92 2,5 Известный 0,8 10 33 250 68 93 31 5,8 Предлагае- мый Ы.Таким образом, структурные изменения Формула изобретенияв порошке, обусловленные двухстадийнойобработкой, приводят не только к актива- Способ обработки порошков тугоплавкихции процессов спекания частиц порошка, но материалов, включающий вибрационное изи к созданию в зернах спеченного изделия 25 мельчение мелющими телами в нейтральтермически стабильной дислокационной ной среде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сструктуры, которая предотвращает рекри- целью повышения термической стабильносталлизацию зерен. сти структуры и прочности спеченных издеКак видно из таблицы, высокотемпера- лий из порошков тугоплавких материалов,турный отжиг (2500 С) не приводит к изме вибрационное измельчение проводят в двенению прочности изделий, спеченных из по- стадии, причем первую стадию проводят врошка по предлагаемому способу обработ- жидкой среде при частоте колебаний 600 -ки, в то время как прочность изделий, спе циклов в 1 мин с амплитудой 0,5 -ченных из порошков, обработанных извест мм, а вторую - в газовой среде при чаным способом, значительно снижается. 36 стоте колебаний 2000 - 5000 циклов в 1 минИспользование предложенного способа с амплитудой 0,1 - 0,5 мм,при изготовлении карбидных нагревателей Источники информации,(ЛгС, ХЬС) для электропечи с рабочей тем- принятые во внимание при экспертизепературой до 2800 С позволяет увеличить 1. Порошковая металлургия, 1976,12,срок службы нагревателей при температуре 40 с, 30.эксплуатации 2100 в 23 С с 400 до 600 ч,Составитель Л. РодинаРедактор А. Соловьева Техрсд С. Антипенко Корректоры: И. Позняковскаяи А. Степанова Изд,106 Тираж 944 Подписное Заказ 2468/12 Типография, пр. Сапунова, 2 При обработке в вибромельнице в жидкости при частоте колебаний меньших 600 циклов в 1 мин с амплитудой выше 2 мм не достигают измельчение частиц порошка до указанных пределов (до 15 мкм). С другой 5 стороны, при обработке в аргоне при частоте колебаний выше 5000 циклов в 1 мин с амплитудоп меньшей 0,1 мм блоки мозаики практически не диспергируются. Б результате изделия, спеченные из обработанных 10 по таким режимам порошков, плохо спекаются (плотность -80 отн. %) и имеют низкие прочностные характеристики. П р и м е р. В вибромельнице ВМНпроводят механическую обработку порошка карбида циркония ХгСО,95 состава, вес, %: цирконий 88,5, углерод общий 11,7, углерод свободный 0,6, кислород - 0,11, Периодорешетки - 46985 А. 20 Режим двухстадийной обработки: на 1 стадии - соотношение масс порошка, триххлорэтилена и мелющих шаров равно 1:0,5:6, частота колебаний вибромельницы 1750 циклов в 1 мин с амплитудой 1,7 мм; нейтральная жидкость - трихлорэтилен.На 11 стадии - соотношение масс порошка и мелющих шаров равно 1: 5, вибромельницу заполняют аргоном до давления 0,2 ати, частота колебаний вибромельницы 3000 циклов в 1 мин с амплитудой 0,3 мм,Формование прессовок в виде стержней 2,5 мм проводят мундштучным прессованием со связкой в количестве 8,5 отн. %. Прессовки спекают в аргоне при 2200 С. Прочность изделий определяют по трехточечной системе нагружения на изгиб с точностью определения -1-7 отн, %.Результаты по обработке порошка и спеканию изделий приведены в таблице.