Способ получения композиционного материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) ЗОБ Т ПИСАНИ ВУ ВИДЕТЕ АВТОРСКО(54) СПО ОННОГО (57) Изоб лучения жет быт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Уральский политехнический институтим. С.М.Кирова и Институт физики металловУральского отделения АН СССР(56) Патент СССР Р 820665,кл. С 21 О 8/12, 1976.Авторское свидетельство СССРМ 1199452, кл, В 22 Р 7/02, 1984,СОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИМАТЕРИАЛАретение относится к способам поомпозиционного материала и моиспользовано при производстве Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов и реимущественно из сплавов марганец - алюминий - углерод, предназначенных для изготовления постоянных магнитов,Цель изобретения - повышение качества материала и выхода годногоПриготовление гранул включает операцию дробления гранул до максимального размера гранул 0,064 О, где О - диаметр оболочки, рассев гранул на фракции размерами менее 0,016 О - более 0,08 О и более 0,016 О - менее 0,064 О, размещенные в центральном слое гранул размером более 0,016 О - менее 0,064 О, а в периферийном слое более 0,08 О - менее 0,016 О,1662761 А 1(5)5 В 22 Р 3/20, С 22 С 1/04; С 21 О 8/12; Н 01 Р 1/08 постоянных магнитов из сплавов системы Мп-А-С, Цель - повышение качества материала и выхода годного, Предлагаемый способ включает приготовлене гранул различных размеров дроблением сплава и рэссевом, размещение гранул аксиальными слоями в оболочке из меди при расположении в центральном слое гранул размером более 0,016 О - менее 0,064 О, а в периферийном слое гранул размером менее 0,16 О - более 0,008 О, где О - диаметр оболочки, Отношение объемов центрального слоя и оболочки выбирают в пределах 0,6-0,8, После заполнения оболочки ее закрывают крышкой и подвергают компактированию и горячей экструзии. Получены постоянные магниты с максимальным энергетическим произведением ВНмакс =. 29-.32 кДж/м при выходе3годного 96,9%. 2 ил., 3 табл. Выбор размеров фракций гранул обусловлен особенностями их поведения при пластической деформации сплава Мп - А 1-С при термомеханической обработке.Мелкие частицы при операциях, связанных с деформированием, подвергаются в основном структурной деформации; взаимным смещением, разворотам и в меньшей степени собственно пластической деформации. Наоборот, крупные частицы в большей степени подвержены пластической деформации и в меньшей структурной.Поскольку для обеспечения необходимых магнитных свойств требуется именно пластическая деформация, то предпочтительнее применять крупные гранулы размером (0,016-0,064)О, Применение гранул размером более 0,064 О приводит к повы 166276110 15 20 25 30 35 40 50 55 шенной пористости изделия и ухудшает ихкачество, Гранулы размером более 0,016 Овызывают разрывы оболочки, поэтому в периферийном слое целесообразно располагать более мелкие гранулы, не приводящиек разрывам оболочки и формирующие болееровную границу раздела между оболочкой исердцевиной заготовки. Это позволяет повысить качество изделия, а также выход годного из-за снижения припусков при снятииоболочки. Выявлено, что гранулы размеромменее 0,016 О удовлетворяют этим требованиям, а применение гранул размерамименее 0,008 О нецелесообразно иэ-за чрезвычайно низких, магнитных характеристикполучаемого материала и ухудшения качества заготовки, так как в такой мелкой фракции сосредоточены неметаллические идругие включения,Соотношение обьемов центрального иобщего слоев выбирают в пределах 0,6 - 0,8,так как при соотношении, меньшем 0,6, становится мал удельный вес крупной фракциив объеме заготовки и магнитные свойстваснижаются, а при соотношении, большем0,8, толщина слоя мелких гранул слишкоммала для того, чтобы устранить контакткрупных гранул с оболочкой и предохранитьоболочку от разрывов,На фиг,1 изображена схема расположения слоев при засыпке гранул в оболочку; нафиг,2 - сборка деформируемой оснастки,Заключение гранул в оболочку 1 из медного сплава (фиг.1) производят путем их послойной засыпки аксиальными слоями,Предварительно в оболочку 1 устанавливают тонкостенную трубу 2 аксиально оси оболочки. В трубу 2 засыпают крупнуюфракцию гранул 3 (более 0,016 О - менее0,064 О), а в зазор между трубой 2 и оболочкой 1 засыпают мелкую фракцию гранул 4(менее 0,016 О - более 0,008 О),После удаления тонкостенной трубы воболочке 1 образуются два аксиальных слоягранул - центральный и периферийный, После заполнения оболочки 1 гранулами еезакрывают крышкой 5 (фиг,2).Изобретение иллюстрируется примерами, результаты которых приведены втабл,1 - 3.П р и м е р. Из сплава марганец - алюминий-углерод(29,4 мас. О А, 0,6 мась С, Мпостальное) готовят гранулы размерами0-3,0 мм. Гранулы рассеивают по фракциям0 - 025, 0,25-0,5, 0,5 - 1,0, 1,0 - 2,0 и2,0 - 3,0 мм. Гранулы заключают в оболочкуиз медного сплава внешним диаметромО = 31,4 мм с толщиной стенки 0,75 мм,Предварительно в оболочку 1 (фиг.1) помещают тонкостенную трубу 2 диаметром Оц аксиально оси оболочки. В трубу 2 засыпают крупную фракцию гранул 3, в зазор между трубой 2 и оболочкой 1 засыпают гранулы 4 мелких фракций, Тонкостенную трубу удаляют и в оболочке образуются два слоя центральный и периферийный В опытах изменяют соотношения размеров гранул в центральном и периферийном слоях, а также отношение объемов центрального слоя к обьему заготовки. После заполнения оболочки гранулами брикет закрывают крышкой 5 (фиг,2) и подвергают компактированию усилием 100 кН в контейнере. Полученную заготовку подвергают горячей экструзии через матрицу диаметром 14 мм при температуре 720 С, Пруток разрезают и на инструментальном микроскопе измеряют диаметр сердцевины в 18 точках, вращая образец на предметном столе микроскопа, Клифованием снимают оболочку и определяют выход одного, На полученных заготовках измеряют магнитные свойства,В табл.1 приведены примеры, которые осуществляют при отношении обьема центрального слоя к обьему оболочки, равном 0,7, и размером гранул в центральном слое,равном 0,5 - 1,0 мм (ЬИ)= 0,016-0,032, где Ь - размер гранул в центральном слое, О - диаметр оболочки). В этой сериии примеров варьируют размер гранул в периферийном слое а и соотношение а/О. В качестве параметра, характеризующего качество постоянных магнитов Мп-А-С, в таблице приведено значение максимального энергетического произведения ВНмакс.Из табл.1 следует удовлетворительное качество постоянных магнитов достигают только для случая использования в периферийном слое гранул размером 0,25 - 0,50 мм (пример 3), что соответствует предлагаемому размеру гранул, выраженному через диаметр оболочки (0,008-0,016)О.В табл,2 приведены примеры, иллюстрирующие выбор размера гранул в центральном слое и результаты опытов экструзии образцов, имеющих размер гранул в периферийном слое, равный 0,25 - 0,50 мм, и отношение объема центрального слоя к объему заготовки, равное 0,7. В опытах изменяют размер гранул в центральном слое Ь. Магнитные свойства оценивают величиной энергетического произведения ВН.Из табл,2 видно, что при Ь, меньшем 0,25 мм, в заготовке наблюдают дефекты в виде неметаллических включений, при Ь, меньшем 0,5, магнитные свойства резко снижаются по сравнению с максимально возможными.При размере Ь, большем 2 мм, поры в центральном слое не ликвидируются,что не1662761 Таблица 1 Таблица позволяет достичь удовлетворительного качества, Лучших результатов достигают при размере Ь, равном 0,5-2,0 мм (ЬИ = 0,016- 0,064), что соответствует изобретению (примеры 8 и 7). 5В следующей серии экспериментов обеспечивают параметры а = 0,25-0,50 мм, Ь = 1,0-2,0 мм и изменяют отношение объема С центрального слоя к объему оболочки, изменяя диаметр Оц центрального слоя 10 (табл.З), Учитывают, что объемы аксиальных цилиндров относятся как квадраты диаметров С= Оц /О .г гДля сопоставления в табл.З включены также примеры получения постоянных маг нитов того же состава известным способом (примеры 15 и 16). В примере 15 используют гранулы,. размерами 1 - 2 мм (Ь/О = 0,032 - 0,064), в примере 16 - гранулы размерами 0,25 - 0,50 мм (а/О = 0,008-0,016). 20Из табл.З следует, что наилучшие результаты получают при С = 0,6-0,8, что соответствует изобретению. Предлагаемый способ (примеры 11 - 13) позволяет получать постоянные магниты иэ сплавов Мп - А - С, 25 обладающие более высоким качеством, чем полученные известным способом (примеры 15 и 16). При этом выход годного повышается с 85 до 96,9 . Использование изобретения позволяет повысить эффективность изготовления постоянных магнитов из сплавов системы МпА - С,Формула изобретения Способ получения композиционного материала, преимущественно постоянных магнитов из сплава марганец-алюминий-углерод, включающий приготовление гранул, заключение их в оболочку при размещении аксиальными слоями, компактирование, экструзию и снятие оболочки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения качества материала и выхода годного, приготовление гранул осуществляют дроблением сплава до максимального размера 0,064 О, где О - диаметр оболочки, после дробления осуществляют рассев гранул на фракции менее 0,016 О - более 0,008 О и более 0,016 О - менее 0,064 О, а при размещении гранул в оболочке располагают гранулы фракции более 0,016 О - менее 0,064 О в центральном слое, а гранулы фракции менее 0,016 О - более 0,008 О располагают в периферийном слое, причем отношение объема центрального слоя к объему оболочки выбирают в пределах 0,6-0,8.1662761Таблица 3Составитель В.Туров едактор М,Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор О.Ципл каз 2224 Тираж 519 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10