Способ подавления рекристаллизации в процессе горячего прессования

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНк авторскому свидетельству ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)(71) Институт металлургии имААБайкова АН СССР(64) СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ В ПРОЩЕССЕ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ(67) Изобретение о лургии, в частности материалов. Сущно симальной плотност температуры восста держивают при это восстановления, по 2 ОО - ЭОО МПА а з 100-200 ОС и выд ке и температуре 40 тносится к порошковой металк производству металлических сть: заготовку получают с макью до 40 мас 96 и нагревают до новления окисной пленки. Вый температуре до полного ее сле чего прикладывают давление атем повышают температуру на ерживаютпри заданной нагруз - 60 мин, 2 табл.Изобретение относится к порошковой туру спекания на 100-200 С и давление прессования до 200-300 МПа. Заготовки с плотностью менее 20% относительно теоре. тической плотности получить не удается, т.к, образцы разрушаются,Термообработка заготовок иэ ультрадисперсных порошков железа в потоке водорода в течение 2 ч позволяет восстановить окисную пленку при 500 С. 45 50 Дальнейшее повышение температуры до 800 С позволяет получить высокоплотные изделия при температурах меньших, нежели в инертной среде. Дополнительное приложение давления в пределах 200-300 МПа приводит к значительному повышению плотности и позволяет получить иэделия с плотностью 98-100 оотносительно теоретической плотности при температурах на металлургии, в частности к производствуметаллических материалов.Цель изобретения - повышение качества иэделий за счет подавления роста зерен. 5Общим признаком прототипа и изобретения является то, что производится нагревзаготовки до определенной температуры,выдержка при заданной температуре и приложение давления и выдержка при заданном давлении,Существенными,. отличительными признаками предлагаемого способа в сравнении С прототипом является то, что заготовкуполучают с плотностью до 40 относитель- "5но теоретической плотности, нагревают дотемпературы восстановления окисной пленки с выдержкой до полного ее восстановления, прикладывают давление 200-300 МПа,перед выдержкой повышают температуру 20на 100 - 200 С. а выдержку при давлении итемпературе ведут в течение 40-60 мин.Спекание и горячее прессование винертной среде ультрадисперсных металлических порошков не позволяет получить высокоплотные и однородные иэделия, потомучто наличие окисной пленки препятствуетсцеплению частиц, разрушение же окиснойпленки при высокой температуре и давлении приводит к интенсивной рекристаллиэации и резкому росту зерен.Получение заготовок с плотностью более 400 относительно теоретической плотности приводит к образованию закрытойпористости. Термообработка таких заготовок в среде водорода не позволяет восстановить окисную пленку на поверхностизакрытых пор и достичь высокой плотностипри спекании. В связи с этим целесообразно, чтобы плотность заготовок не превыша-. 40ла 40% относительно теоретическойплотности. Это позволяет снизить темпера 200-300 С ниже, чем без давления. Снижение температуры горячего прессования приводит к подавлению рекристаллизации и уменьшению размера зерен,Давление прессования более 300 МПа приводит к излишним затратам при той же степени подавления рекристаллиэации, хотя и рост зерен замедлен, Давление прессования менее 200 МПа не позволяет уменьшить размер зерен в 4 - 5 раэ. Оптимальным является давление прессования 200 - 300 МПа. Приложение давления прессования в течение,40-60 мин позволяет получить плотность изделий 98 - 100 ь относительно теоретической плотности при минимальных затратах, Выдержка более 60мин не приводит к значительному измене,нию плотности изделий. а менее 40 мин не позволяет достичь необходимой плотности,П р и м е р. В качестве исходного материала при практической реализации предлагаемого способа выбран ультрадисперсный порошок железа, полученный химико-металлургическим методом, со средним размером частиц 40 нм; содержащий 5 мас,кислорода, Получали заготовки различной плотности ъ от 20 до 60 оотносительно теоретической плотности). Далее заготовки нагревали в потоке водорода 2 л/мин до температуры восстановления окисной пленки 500"С с выдержкой по полного ее восстановления в течение 2 ч. Скоростьнагрева до указанной температуры составляла 10 град/мин, Далее заготовки прессовали методом штамповки, Об интенсивности процесса рекристаллиэации судили по средней величине размера зерен С,В табл. 1 представлены результаты исследования влияния плотности заготовки ро на плотность р и размер зерен б изделий после выдержки при 500 С в течение 2 ч и дальнейшего повышения температуры на 300 С и выдержки в течение 1 ч.Выдержка при температуре заготовок с плотностью до 40 оотносительно теоретической плотностти позволяет получитьизделия с необходимой высокой плотностью, но при этом средний размер зерен возрос до 20 - 23 мкм, В более плотных заготовках образуется закрытая пористость, которая не дозволяет получить изделия с высокой плотностью. Заготовки с плотностью менее 20 относительно теоретической плотности получить не удалось, поскольку они разрушались,В табл, 2 представлены результаты исследования влияния. повышения температуры (Л Т) и давление (Р) на плотность и4 - 520-2335-40 Составитель М.АлымовТехред М.Моргентал Корректор Е.Папп Редактор Т.Ходакова Заказ 1098 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 размер зерен изделий при плотности заготовок до 407 ь относительно теоретической плотности. Увеличение температуры на 50 С не позволяет получить необходимую плотность изделий, Повышение температуры на 300 С и выше приводит к росту зерен более 2 мкм. Увеличение температуры на 200 С и приложение давления 200 МПа позволяет получить изделия с необходимой плотностью 98-1000 ь и размером зерен 4 - 5 мкм, т.е, происходит подавление роста зерен, Приложение давления 300 МПа позволяет увеличить температуру лишь на 100 С,Формула изобретенияСПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ В ПРОЦЕССЕ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ, преимущественно при прессовании изделий из ультрадисперсных металлических порошков железа, включающий получение . заготовки, ее нагрев с . выдержкой, приложение давления и выдержку при давлении и температуре, отличающийся тем, что, с а размер зерен при этом составляет 1 - 2 мкм. Значительное уменьшение размера зерен указывает на то, что повышение температуры на 100 - 200 С и приложение 5 давления 200 - 300 МПа приводит к подавлению процесса рекристаллизации.Предложенный способ может применяться при создании материалов с ультрадисперсной структурой,10 Технико-экономической сущностьюизобретения является упрощение технологии создания материалов с ультрадисперсной структурой. целью повышения качества изделий засчет подавления роста зерен, заготовкуполучают с плотностью до 40 относи-.тельно теоретической плотности, нагревают до температуры восстановленияокисной пленки с выдержкой до полного ее восстановления, прикладываютдавление 200 - 300 МПа, перед выдержкой повышают температуру на 100200 С, а выдержку при давлении и температуре ведут 40 - 60 мин.