Способ изготовления пористых спеченных изделий из титана

- Л 1 Е+;:;,.1 РЦУр ":"И 1 вдВЭИ.Л ЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 36К.Огнев(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИИ ИЗ ТИТАНА,включаоций спекание порошка с использованием водорода, о т л и .ч а ю щ и й ".с я тем, что, с целью увеличенияпрочности изделий и повышения стабильности пористости и размера пор,спеНание проводят в две стадии: сначала в водороде при подаче его в колйчестве 0,011-0,06 от массы спекаемого порошка, а затем в вакууме.20 ЗО 4 О ууСущность способа заключается в том, что водород предлагается подавать в количестве, достаточном толь ко для гидрирования поверхностногослоя частиц порошка, исходя из необходимости разрушения закаленнойгазонасыщенной пассивирлванной пленки с тем чтобы не допустить гидрирования внутренних зон частиц порошка.Иеталлографицеские исследованиягранулированных титановых порошковпоказывают, цто независимо от диаметра частиц пассивирующая пленкаимеет толщину 2-ч мкм. Иасса титана,содержащегося в пленке, составляетот 170 до 22 г на 1 кг металла прикрупности зерен от 100 до 300 мкм,Расцет необходимого количества водорода ведется исходят из требованиянасыщения водородом массы титана,содержащегося в пленке, до 0,3-0,15 по массе что соответствует количеству водорода 0,01-0,06/ от массыспекаемого порошка.Подачу водорода осуществляютв интервале температур 850-920 С, т,е.температур наиболее интенсивного поглощения водорода титаном, после чеговедут дальнейшую термообработку иэделий до температуры спекания в вакууме для эвакуации выделяющегосяводорода.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Гранулированные титановые порошкизасыпают в Формы и уплотняют, затемпомещают в герметизирующийся контейнер. Контейнер нагревают в вакуумедо 850-920 Стемпература интенсивоного поглощения водорода титаном,подают водород иэ расчета насыщенияповерхностной пленки гранул титанав количестве 0,01-0,06/ от массыпорошка и выдерживают 10-20 мин,Послеоконцания выдержки производят вакуумирование рабочего объема и продолжают процесс спекания, повышаятемпературу, например, до 1020 С приостатоцном давлении порядка10 мм рт;ст.8 результате спекания по предложенной техйологии полученные иэделия сохраняют заданные размеры пор,пористость и достатоцную механическую процность, так как объем иэделияне увеличивается и заготовки не расстрескивают я. Количество подаваемого водорода определено расцетно и подтверждено, экспериментально. Проводят зкспери3 ,10.44менты с подачей большего и меньшегоколичества водорода,по сравнению спредлагаемым способом.8 первом слу"чае происходит гидрирование внутренних зон частиц, что затрудняет 5эвакуацию водорода е процессеспекания, ео втором - снижа-,Фется прочность спека.Оптимальное расчетное количество водорода, проверенноеэкспериментально,составляет 0,04"0;061 еот массы спекаемых титановых гранул.П р и м е р, Сферический порошоксплава ВТ 9, полученный распылениемв аргоне вращающихся прутков с гранулометрическим составом: 0,4+0,3 мм 23; 150,3+0,2 мм 123; 0,20+0,16 мм 363;0,16+0,10 мм 503, засыпан в формыи уплотнен на еибростоле. Указаннымгранулометрическим составом сферических порошков задаются следующие 20свойства изделии после спекания: По,ристость 30 и основной диаметр до50 мкм.Изготовление Формы устанавливаютв печь. Нагрееание ведут до 850 С 25опри непрерывном вакуумировании рабочего обьема,Остаточное давление достигает2 "10 мм рт.ст., При 850 оС перекрывают вакуумную систему и в реактор ЗОподают водород в количестве 9 л, чтосоответствует 0,05 3 от массы порошка (масса загруженного порошка 1,6 кгНагрееание продолжают до .920 С, вьюдержка при этой температуре 10 мин,После окончания выдержки давле-,ние, в реакторе составляет4 1 О мм рт.ст.,т.е. весь водо-.род поглощен, Затем нагревание про"должают до 1020 еС с вакуумированиемрабочего обьема. Выдержка при 1020 С-Зч.-3Остаточное давление 1 10 мм рт,ст.Аналогичным 1 образом приведено снекание порошка при подаче водородав количестве 0,03 0,04; 0,06; 0,08345от массы поройка:Для сравнения проводят спекание-:титанового порошка в оболочках по из.вестному способу.Результаты испытаний полученныхч 50спечеченных дисков толщинои 5 мм идаиметром 50 мм по 10 образцам покаждому варианту приведены в. таблице.Изделия, спеченные по,предлагаемому способу, имеют пористость и основ 432 4ной диаметр пор более стабильныеи близкие по значению к заданным, вто время как по известному способуэти показатели значительно превышаютзаданные и нестабильны,Технически эффект от использованияпредлагаемого способа в сравнении спрототипом заключается в воэможностиполучить фильтры с заданными пористостью и размером пор; в повышениимеханической прочности фильтров в10 раз, е результате чего отпадаетнеобходимость использования для нихоболочек или контейнеров, а такжев возможности получения крупногабаритных фильтрующих элементов удовлетворительной прочности.Технические и экономические преимущества от использования предлага.емого способа в сравнении с базовым,в качестве которого выбран способизготовления трубчатых крупногабаритных Фильтрующих элементов (диаметрдо 120 мм, длина до 600 мм) методомгидростатического прессования титановых порошков с цендритной или осколочной Формой частиц, обуславливаются исключением процесса прессования, За счет снижения трудозатрат,исключения дорогостоящего прессин- .струмента и экономии электроэнергииэкономический эффет составит около2 тыс.руб, на 1 т продукции.Использование предлагаемого, способа позволяет получать крупногабаритные трубчатые фильтрующие элементы из сферических порошков титана на соответствующем образованиипри температурах спекания, не превышающих 1060 С..Применение сферических порошков.для изготовления крупногабаритныхтитановых фильтруощих элементовпозволяет при прочих равных условиях получать изделия удовлетворительной прочности с проницаемостьюе 6-10 раз вьае, чем у традиционныхизготовленных из несферических порощков.Использование фильтрующих элементов из сферических порошков увеличит их срок службы в 3-4 раза за счет снижения, забиваемости в процессеэксплуатации.1044432 Пределпрочностина сжатие,кгс/см Основнойдиаметрпор, мкм Способ Пористость,42 30-46 В атмосфере НИз вест ный 26 38-50 Предлагаемый 0,03 347 49-5) 398 0,04 396 48-57 0,05 49-60 0,06 50-64 0,08 29-38Составитель А.Багрова Редактор Б.Лушникова Техред Т.Маточка Корректор Г, РешетникЗаказ 7422/11 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5