Способ получения дисперсноупрочненных материалов на никелевой основе внутренним окислением

О П И С-"А Н И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Соцмалмстических Респубпик(23) Приоритет -Опубликовано 05.05.79. Бюллетеньсударственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 10.05.7 В. П. Елютин, Е. И. Мозжухин, А. Н. Варенков, В. А. Реут,Н. Ф. Аношкин и О. Х. Фаткуллин(72) Авторы изобретени 1) Заявитель осковский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЬМАТЕРИАЛОВ НА НИКЕЛЕВОЛ ОСНОВЕ ВНУТРЕННИМОКИСЛЕНИЕМ 1Изобретение относится к порошковой металлургии и металлургии гранул и может бь 1 ть 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.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 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 расширениетехнологических возможностей,Для достижения поставленной цели обработку давлением проводят после смешиванияпорошков, а последующую термообработкупроводят при температуре диссоциации окислов металла.о Проведение операции обработки давлением перед отжигом приводит к протеканиютвердофазной реакции образования дисперсных включений окислов за счет перераспределения кислорода внутри компактного беспористого материала при последующем нагреве. Эта реакция происходит путем растворения (диссоциации) частиц исходного окислав металлической матрице, диффузии атомовкислорода и их взаимодействия с атомамилегирующего элемента и выделения дисперс 20 ных упрочняющих окислов. С целью проведения реакции перераспределения кислородав компактном беспористом материале его получение из смеси исходных порошков (гра660778 Энул) проводят,без предварительного спекания. Этим исключается возможность прохождения реакции перераспределения кислорода между исходным окислом и легирующим элементом в состоянии, когда порошки (гранулы) сплава еще 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 энтропией смешения, по абсолютной величине (по модулю) при температуре 1000 К не пр .вышает 40 ккал/г-ат кислорода (например, медь, никель, вольфрам, молибден).15В 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 раЗ,ложения на элементы которого при температуре 1200 К меньше105 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 /О хрома и 3,6 О/о 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, включаюгций смешивание порошков окислов металла и сплава, легированного элементами, образующими упрочняющую дисперсную фазу, термообработку и обработку давлением, отличающийсятем, что, с целью расширения технологических возможностей, обработку давлением про.водят после смешивания порошков, а последуюгцую термообработку проводят при тем 40 пературе диссоциации окислов металла,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. Г 1 атент США Ка 3814635, кл 148 -115 К, 1974,2. Патент США М 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 2 т/см со степенью обжатия 9:1. Полученные прутки отжигают при температуре 1200 С в течение 10 ч.Пример 2, Гранулы сплава ЖС 6 У, легированные 2% гафния, смешивают с окислами хрома. Смесь помешают в стальной контейнер, дегазируют и заваривают в вакууме. Контейнер с исходной смесью подвергают гидростатическому уплотнению при давлении 4000 атм в течение 10 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 в 12 С в течение 20 ч. Образуюшиеся 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 сложно- легированных сплавов, обраЗующих непроницаемую для кислорода пленку окислов.Составитель Т. 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 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4