Способ получения композиционных материалов на основе тугоплавких соединений

19) Я 2 (11)51) 6 В 22 Г 26 С 22 1 04 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)ог) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Ь уц К Й СК видетельств смечереоттолмате си и пропитывающего материаладующимися слоями и инициирослоя к слою. Экзотермическийщиной менее 10 мм, а слой проприала взят в объеме, определяемое Ч=(1,1-1,2)Ч П, где Ч иПэ.с э,с ас э.сристость зкзотермического слоя Вия слои поджимаются друг к дрмеханической нагрузкой. Способ можользован в порошковой металлургииия композиционных материалов, издеабаритов на основе боридоа карбидабл. ой макрокине Максимов Ю,М. кинетика СВСССР, Черноголовка, ОМПОЗИЦИОНОВЕ ТУГОПЛАВкрупных итд 1 еньшить лористость я экзотермической(71) Филиал института структурнАН СССР(72) Габаев ЖА Кирдяшкин АИ(56) Щербаков ВА и др. Макропропитки. Препарат ОИХФ АН С1987, с 2-22.(И) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНКИХСОЕДИНЕНИИ(7) Изобретение позволяет умматериала путем расположен многократнования горения слой выполненитывающего м по форму- объем и по- процессе гореугу постояннойет быть исдпя получеИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам пол- учения композиционных материалов, изделий на основе боридов, карбидов и др. Цель изобретения - повышение износостойкости крупногабаритных изделий за счет уменьшения пористости и равномерности распределения пропитывающего материала.Экзотермический слой представляетсобой реакционно-способную смесь, которая при сгорании образует тугоплавкий пористый каркас. Экзотермический слой готовят 10 пропитки и вытеснения наполнителя через боковую поверхность заготовки, Кроме того, при толщине экзотермического слоя бо 20 лее 10 мм ухудшается однородность материала из-за частичного разрушения тугоплавкого скелета расплавом наполнителя,Пропитывающий слой состоит из металлов или смесей металлов с реакционн о-сп особ н ы ми добавками. Объем пропитывающего материала определяется по формуле 25 Ч = (1,1-1,2)Чэ.с П э,сгде Чэ.с., Пэ,с, - соответственно объем и пористость слоя экзотермической смеси: (1,1- 1.2) - коэффициент К.При К1,1 пористость конечного материала остается достаточно высокой из-за 30 35 нехватки пропитывающего материала. При К1,2 нарушается однородность материала, происходит вытеснение избытка пропитывающего материала на границы образца,В образце, собранном в виде чередующихся слоев зкэотермической смеси и про 40 питывающего состава, с помощью нагретой электроспирали и поджигающей таблетки инициируют волну синтеза, где происходит, экзотермическая реакция с образованием тугоплавкого скелета и одновременное его наполнение пропитывающим материалом под действием капиллярных сил. Освобождающееся в результате растекания пространство на месте слоев пропитывающего 50 материала устраняется поджатием системы в процессе реакции. Реакция синтеза, пропитка и деформационное уплотнение про- исходят одновременно. 55 В данном способе используется как инертный, так и химически активный наполнитель. Химически активным наполнителем может быть экзотермическая смесь, обеспетолщиной менее 10 мм. При большей толщине возрастает остаточная пористость конечного материала вследствие ограничения чивающая подготовку расплава за счет тепла собственнсй реакции, а также материал, который при пропитке вступает в экзотермическую реакцию с пористым каркасом. Применение химически активного наполнителя значительно расширяет возможности СВС-пропитки. Например, снимается ряд ограничений по уровню теплообмена между слоями и по энергоресурсу системы, .которые имеют место при инертном наполнителе,Способ поясняется следующими примерами.П р и м е р 1. Готовят реакционную смесь порошков титана марки ПТЭМи черного аморфного бора в соотношении Т 1 + +31,1 мас.% В и прессуют в виде брикетов диаметром 40 мм, толщиной 1,9 мм до относительной плотности 0,48, Порошок алюминия прессуют в виде таблеток диаметром 40 мм, весом 3,6 г. Вес таблетки алюминия взят иэ расчета заполнения объема пор брикета реакционной смеси по указанной формуле. Далее собирают слоевую систему из чередующихся 40 таблеток алюминия и брикетов смеси титана с бором, которую помещают в устройство, обеспечивающее постоянное механическое поджатие слоев нагрузкой-з г2 х 10 кг/мм, В нормальном к слоям направлении инициируют волну горения, где происходит экзотермическая реакция между титаном и бором, а алюминий плавится и под действием капиллярных сил заполняет пористый продукт реакции. Освободившееся в результате растекания расплава пространство на месте слоев алюминия автоматически устраняют в результате поджатия слоев продукта реакции; В процессе горения происходит приблизительно двукратная линейная усадка системы. Сгоревший образец имел толщину 39 мм. Рентгенофазовый и металлографический анализы показали, что конечный продукт представляет собой композиционный материал, состоящий из проницаемого скелета диборида титана, заполненного алюминием. Средний размер элементов скелета составляет 0,1 мм Пористость полученного материала 5%,Другие примеры выполнения способа с изменением параметров и составов экзотермической смеси и пропитывающего материала показаны в таблице,Техническое решение позволяет уменьшить пористость системы до 5-7%, получить заготовки крупных габаритов с хорошими эксплуатационными характеристиками,15 0,55 0,8 16 Горячее прессование по прототипу нагрузкой 100000 кг Формула изобретения 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ, включающий приготовление экзотермической смеси порошков и пропитывФющего материала, размещение их чередующимися слоями, поджатие слоев друг к другу постоянной механической нагрузкой, ,инициирование. горения от слоя к слою, отличающийся тем, что слой зкзотерми 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1,9 38 1,9 1,9 1,9 3,8 1,9 1,9 1,9 5.ческой смеси берут толщиной менее 10 мм, а поджатие слоев осуществляют нагрузкой до 210 кг/мм.2. Способ по и 1, отличающийся тем, что слой пропитывающето материала берут в объеме, определяемом по формулеЧ = (1,1 - 1,2)Чэ.с,Пэ.с.где Чэ,с - объем экзотермического слоя;Пэ.с - пористость экзоте рмическо гослоя.