Способ изготовления изделий из порошковых материалов

Ц 5 В 22 Р С 22 С 29 0 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАНИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ С ОПИСАХ К АВТОРСКОМУ ССР)ИЕ ИЗОБВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Отделение Института химееской физикиСССР 2(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ ИПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к получению и обработке тугоплавких неорганических материалов и может быть использовано для изготовления иэделий из тугоплавких материалов методом сочетания высокотемпературного реагирования исходных компонентов в режиме горения с последующей обработкой продуктов горения давлением, а именно выдавливанием через отверстие пресс-формы.Известен способ изготовления изделий, заключающийся в получении заготовки и ее горячем деформировании, при котором иэ смеси порошков получают заготовку и нагревают ее перед деформированием.Однако этот способ характеризуется большой энергоемкостью и невозможностью получать иэделия из тугоплавких материалов с температурой плавления около 3000 С.Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения иэделий, включающий приготовление смеси, состоящей иэ металла, неметалла и металла - связки, инициирование в ней реакции горения и дефармирование с использованием тепла этой реакции, деформирование ведут в ходе реакции или сразу по ее окончании.Однако при этом способе тепловые процессы не успевают сформировать кристаллическую структуру, что приводит к образованию трещин, пор. Кроме того, выдавливание продуктов горения в ходе реакции или сразу по ее окончании ведет к неоднородности распределения структуры по длине изделия; металл - связка при температуре горения находится в расплавленном состоянии, а тугоплавкая основа - в твердом,Целью изобретения является улучшение качества поверхности и получение однородной структуры изделий.Для достижения поставленной цели в способе изготовления изделий из порошковых материалов, включающем приготовление смеси, состоящей из металла Ь 1 а группы, например Т 1, неметалла, например С. В, и металла - связки, например М, Со, инициирование в ней реакции горения и последующее выдавливание продукта горения, выдавливание проводят при температуре Ть=0,3 Тп;Тз, где Т - температура плавления продукта горения; Тз - температура затвердевания металла связки.Сущность изобретения заключается в том, что при выдержке полученного состава в интервале от температуры горения до температуры затвердевания металла - связки.успевают пройти процессы образования кристаллической структуры из прореагировавших до конца материалов исходной смеси и осуществляется отвод содержащихся в 5 них примесных газов, Последнее приводитк уменьшению пористости и снижению требований к чистоте материалов исходной смеси. Затвердевание металла - связки обуславливает однородность структуры по 10 длине образца.Указанный температурный интервал (0,3Тлл-Тз) процесса выдавливания обеспечивает .сохранение пластических свойств твердой основы полученного состава. Проведение вы давливания при температуре 0,3 Тплприводит к потере пластических свойств твердой основы. Проведение выдавливания при температуре Тз необеспечиваетусловия равномерного распределения металла-связ ки между зернами твердой основы, Отсюдаследуют ограничения на выбор металла-связки; использование легкоплавких материалов, у которых температура затвердевания (Тз 0,3 Тпн) может привести к существенной неодно родности структуры и свойств получаемыхизделий.П р и м е р 1. Изготовление продуктовдиаметром 8 мм выдавливанием.Состав исходной шихты, мас.: 30 Т 56, С 14, й 30.Температуры - горениеэкзотермической смеси (Т+С) 2000 С, затвердевание связки (Й 1)1456 С, плавление твердой35 основы (Т 1 С) . 3200 С,Порошки металлов и сажу смешивали вмельницах барабанного типа и затем полученную шихту формовали в таблетки массой 50 г и диаметром 25 мм, 40 теплоизолировали асбестовой тканью толщиной 1,5 мм и помещали в пресс-форму из стали ХВГ с внутренним диаметром 30 мм.Диаметр выходного отверстия в матрице - 8,2 мм.45 После инициирования реакции и прохождения волны горения полученный материал выдерживали до температуры Ть 1400 С (Тз=0,44 Тлл), включали пресс и осуществляли выдавливание.50Полученное иэделие - пруток длиной102 мм имел диаметр (замеры через 10 мм): 8,09; 8,08; 8,08: 8,08; 8,07; 8,06; 8,05; 8,05 8,04; 8.04. Поверхность прутка была ровной, 55 гладкой, без видимых дефектов. Слой подшлифовку - 1 мм на диаметр.Для исследования структуры получаемых изделий изготавливались шлифы иэ начального и конечного участков прутка, Точечным методом определялись обьемные.5 10 20 25 30 50 доли фаз (Т 1 С и И 1). Содержание компонентов, мас,:Начальный участок Т 1 С 70, й 30 Конечный участок ТС 70, М ЗО П р и м е р 2. В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 1200 ЯС (Тз=0.38 Тлз) и осуществляли выдавливание, Полученный пруток. длиной 104 мм имел диаметр (замеры через 10 мм): 8,09; 8,09; 8,08; 8,07; 8,07; 8,06; 8,06; 8,05;8,05; 8,04Поверхность прутка ровная, гладкая, без видимых дефектов. Слой под шлифовку - 0,1 мм на диаметр, Содержание компонентов,мас.;6Начальный. участок Т 1 С 70, Ю 30 Конечный участок Т 1 С 70, й 30 П р и м е р 3. В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до темпе.- ратуры 1000 С(Тз=0,31 Тпз) и осуществляли выдавливание. Полученный пруток длиной 101 мм имел диаметр (замеры через 10 мм) 8;09; 8,09; 8,08; 8,07; 8,07; 8,06; 8,06; 8,05;8,05; 8 Я 4,Поверхность прутка ровная, .гладкая; без видимых дефектов. Слой под.шлифовку -0,1 мм на диаметр. Содержание компонентов, мас,.%:Начальный участок Т 1 С 70, 11 30 Конечный участок Т 1 С 70, й 30 П р и м е р 4, В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 8 ОООС (Тв 0.25 Тпл) и осуществляли выдавливание. Полученный пруток длиной 84 мм имел диаметр (замеры через 10 мм): 8 15; 8,01; 7,92; 8,04; 7,94; 8,11; 8,07; 7,92,Поверхность прутка была чешуйчатой с большим количеством поперечных трещин, Слой под шлифовку -2 мм на диаметр. Содержание компонентов, мас,:в начальном участке: Т 1 С 70; Й 1 30 в конечном участке: ТС 70, й 1 ЗО.П р и м е р 5, В условиях примера 1 сгоревшую таблетку выдерживали до температурц 1700 ОС (ТзТз) и осуществляли выдавливание, Полученный пруток длиной 109 мм имел диаметр(замеры через 10 мм): 8,09;8;08; 8,08; 8,07; 8,05; 8,07; 8,05; 8.05; 8,04, 8,04, Поверхность прутка была чешуйчатой, Слой под шлифовку -1,5 мм на диаметр,Содержание компонентов, мас.: Начальный участок Т С 63, 81 37 Конечный участок ТС 73, Ю 27.П р и и е р 6. В условиях примера 1 таблетку выдавливали сразу после сгорания (Тз"2000 С Тз). Полученный пруток длиной 107 мм имел диаметр: 8,1; 8,05; 8,09; 8,08: 8,03; 8,07; 8,08; 8,03; 8,04; 8,02 (замеры через 10 мм длины). Поверхность пористая и чешуйчатая; Слой под шлифовку -1.8 мм на диаметр. Содержание компонентов, мас,:Начальный участок Т 1 С 60, Ю 40 Конечный участок Т 1 С 74, Ю 26.П р и м е р 7. В качестве материалов исходной шихты были взяты компоненты, мас. :Т 1 58,7; С 6,4.; В 14,9; Со 20,Температуры - горениеданной смеси 2500 С, плавление твердой основы 2500 С (соответствует Тпл эвтектики Т 1 С+Т 1 В 2).Затвердевание связки (Со) 1490 ОС.Дальнейшие операции проводились в условиях примера 1. Сгоревшую таблетку выдерживали до температуры 1000 С(Те=0,4 Тлл) и осуществляли выдавливание Полученный пруток длиной 102 мм имел диаметр (замеры через 10 мм длины): 8,08;8;08; 8,08; 8,07; 8,07; 8,06; 8,05; 8,05: 8,04; 8,04, Поверхность прутка ровная, гладкая, беэ видимых дефектов. Слой под шлифовку -0,1 мм. Содержание компонентов, мас,;Начальный участок Т 1 С+Т Вг 80,:Со 20 Конечный участок Т 1 С+Т 1 Вг 80, Со 20, Результаты экспериментов представлены в таблице.Иэ приведенных примеров следует, что, если температура материала во время выдавливания находится в диапазоне (0,3 Тол/Тз 1) Тз-. примеры 1,2,3, 7, то полученные прутки имеют хорошее качество повер- .хности и однородную структуру по всему обьему, Еслитемпература материала во время выдавливания ТвТз(примеры 5, 6), то поверхность полученных прутков имеет: значительную пористовть и происходит неравномерное распределение связи по объему,а именно начальный участок сказывается обогащенным металлом - связкой, Если температура материала во время выдавливания Те 0,3 Тпл (пример 4), то полученный пруток имеет чешуйчатую поверхность с большим количеством трещин.Описываемый способ позволяет получить широкий спектр изделий с различной формой поперечного сечения и с большой величиной отношения высоты изделия к его диаметру. Полученные этим способом изделия имеют однородную структуру. по всемуобъему. высокое качество поверхности итребуют минимальной последующей механической обработки.1144267 а изобретения с целью улучшен ти и получения одн ыдавливание провод ОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШКОВЫХ МАТЕРИАЛ щий приготовление см металла И группы, нанапример С,В, и пример М, Со, иници ии .горения и послед е продукта горения плавления продукта атвердевания металл отлича Т Редактор А.Колосков рректор М.Кул. Моргент Заказ 3240 дписное НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент" г, Ужгород, ул, Гагарина СПОС ИЗ ПОРО , включаю ящей из неметалла связки, на ней реак давливан ИЗДЕЛИИ ОВеси, состопример Т 1, металла ирование в ующее выем, что,поверхноструктуры, ратуре0,3 Тпл - Тз, температу пература ки. щиисякачествароднойпри темТзгде ТплгоренияТз-т