Способ получения спеченных пористых металлических изделий

) БЫ оз В 22 ГЗ/10 С 1/08,УДАРСТЙЕ ННЫЙ . КОМИТЕТ 1О/0202, Бюл, ЬЬ 27о-исследовательский ийститут мических проблем Белорусскоарственного университета нина, Белорусский государуниверситет им.В.И,Ленийа сское республиканское научдственное обьединение порошллургиийнцев, А.И.Лесйикович, В.М.Кап.Боканькое свидетельство СССР кл. В 22 Р 3/10, 1977.кое свидетельство СССР , кл, В,22 Р 3/10, 1988.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ МЕТАЛЛИЧЕСК (57) Сущность изобретения миния дисперсностью 80-16 ния дисперсностью 100-200 с 20-50 мас.органического качестве которого использу зола с 10-25 мас. 5-ами 2 табл. СПЕЧЕНН ИХ ИЗДЕЛ порошок 0 мкмили мкм смеши наполните ют смесь те нотетрах ЫХ ИЙ лю- магают ля,в трала.(72) Е.ВЯрцевич и Г.А56) АвторсЬ 409790,Авторс Изобретение относится к порошковой с программируемым регулированием темметаллургии, в частности к способам изго- пературы,товления спеченных пористых иэделий из , Наиболее близким к предлагаемому явалюминия и магния, например фильтрую- ляется способ получения спеченных порищих элементов, распределителей газового стых металлических йэделий в волнепотока, фитилей тепловых труб, носителей горения. наполнителя, включающий пригокатализаторов.товление смеси металлического порошка сИзвестен способ изготовления спечен- . тетразолом, брикетирование и локальноеных пористых иэделий из алюминия, вклю-. воспламенение. При этом йроисходят выгочающий смешивание порошка алюминия с ранив фазы тетраздла и спекание частицнаполнителем, предохраняющим металл от порошка, Способ не требует прймененияокислений в процессе спекания. В качестве сложного оборудования и отличается высонаполнителя используют полизтилгидроси- кой производительностью.локсановую жидкость. Смесь прессуют испекают в печи сопротивления при 20;640 С Недостатком способа является невозв течение 8 ч с выдержкой при 640 С втече- можность получения спеченных пористыхниебч, изделий иэ магния и алюминия.По этому способу спекание проводят в Целью изобретения является расширевоздушной атмосфере, Однако способ дли- ниетехнологических воэможностей способательный и, как следствие, имеет малую про- за счет получения иэделий из магния и алюизводительность. Кроме того, требует печей миния,30 Поставленная цель достигается тем. что в известном способе получения спеченных пористых металлических изделий. включающем смешивание металлического порошка с органическим нэполнителем, брикетиро вание и локальное воспламенение, порошок алюминия или магния смешивают с 20-50 мас.фнаполнителя, а в качестве наполнителя используют смесь тетраэола с 5-аминотетраэолом при следующем соотношении 10 компонентов, мас,%; Тетразол 75-90 5-Амйнотетразол (5-АТ) Остальное причем йспольэуют порошок алюминия дис персностью 80-160 мкм или порошок магния дисперсностью 100-200 мкм.Тетраэол - белое Крйсталлическое ве.щество,.т.пл, 156 С, химическая фЬрмула Н-С-К-Н У М М255-АТ - белое кристаллическое вещество, т.пл, 198 С, химическая формула н,к-с-к-кР Е ЫрЛокальный нагрев спрессованного образца смеси порошка алюминия или магния 35 с 20-50 мас.% наполнителя инициирует горение (сэмораспространяющееся экэотермическое разложение) последнего, которое протекает с образованием значительного . количества газов (720-750 см /г), обладаю щих восстановительными свойствами, при этом твердого продукта не образуется, В волне горения смеси тетразола с 5-АТ достигается высокая температура и образуется значительное количество активных 45 восстановительных радикалов - фрагментов молекул тетразола и 5-АТ - Н; СН; ИН, которые взаимодействуют с окисной пленкой на поверхности частиц металлического порошка, восстанавливают его до металла, 50 химически активируют поверхность и таким образом способствуют спеканию. Образующиеся при горении в значительном количестве газы предохраняют металл от окисления кислородом воздуха и обеспечи вают формирование сквозных пор,При содержании тетраэола в составе наполнителя в количестве, большем 90, происходит оплавление алюминия и магния в процессе спекания, что приводит к обраэованию закрытых пор и неконтролируемойусадке образца, При содержании тетразолав составе наполнителя в количестве, меньшем 75%, режим горения смеси с металлическим порошком не реализуется.При содержании наполнителя в смеси сметаллическим порошком в количестве,большем 50, значительно уменьшаетсяпрочность получаемых иэделий, При содержании наполнителя в количестве, меньшем20 о . режим горения прессованного образца смеси не реализуется.При использовании порошка алюминияс размером частиц, большим 160 мкм, и по- .рошка магния с размером частиц, большим200 мкм, уменьшается механическая прочность изделий. При использовании пороШкаалюминия с размером частиц, меньшим 80мкм, и порошка магния с размером частиц,меньшим 100 мкм, происходит оплавлениев процессе спекания, что приводит к образованию закрытых пор и неконтролируемойусадке образца.П р йме р, Из порошка алюминия маркиПАвыбирают фракцию 80-160 мкм и смешивают в смесителе для сухих веществ спорошками тетрэзола и 5-АТ, просеяннымичерез сито 50 мкм, Тетраэол получают взаимодействием аэида натрия, хлорида аммония и ортомуравьиного эфира в уксусной .кислоте, очищают перекристаллизацией изэтилацетата и измельчают на вибрационноймельнице типа КН. Для получения 5-АТиСпользуют моногидрат 5-аминотетраэолаквалификации "хч" производства Черкасского завода химреактивов, который прокаливают в сушильном шкафу при 120 С втечение 2 ч и также измельчают, Смесь металлического порошка и наполнителя прессуют в заготовки в виде дисков диаметром30 мм. высотой 3-4 и 40-45 мм при давлении170 МПа. Полученные образцы приводят вконтакт с раскаленной нихромовойспиралью и таким образом инициируют го рение (самораспространяющееся экзотермическое разложение) наполнителя.После охлаждения образца проводятисследование характеристик полученногоматериала: пористостикоэффициента проницаемости, среднего размера пор, механической прочности и усэдки в процессеспекания,Пористость определяют расчетным методом по ГОСТ 18898-83. Средний размерпор определяют на образцах толщиной3-4 мм методом вытеснения жидкости(ГОСТ 25283-82), а коэффициент проницаемости рассчитывают, измеряя зависимостьрасхода воздуха от перепада давления наобразце. Критерием механической прочно1748941 Свойства спеченных пористых образцов из пороцжэ алюминия Предел прочности при сжа тии,кйаПористость,Линейная усадка. ф Размер сред. ник пор, мкм Коэффициент проницаемо. сти,х 10 м Размер частицалюминия, мкм Содержание Содержание наполнитея в тетразола а насмеси. мэс. ф полнителе,мас. 1 О 1 О 32 35 15 07 0,8 1,4 1,6 1 О 11,3 11,1 2.5 2,4 8,2 32 34 71 74 4 2.1 2;3 41 47 122 80-160 80-160 80-160 80-160 8 ОО 8 О 75 80 75 85 2 О 2 о 50 50 35 80-160 ,80-160 Н стойчивый ежим го ения82 Малая и очность Не тойчивый ежим го ния 6 О- 8 О 80-16 О 160-315 35 Оплавление, по ызак ыты 35 35 35 05 85 54 Малая п очность Оплавление по ы зак ыты неконт ли вмая ка Меньтле 80 Меньше 80 35 Оплэвление, поры закрыты сти служит предел прочности на сжатие, виде цилиндра высотой 30 мм. содержащего Измерения проводят на испытательной ма о наполнителя (тетразол и 15 5-АТ) сошине "Инстрон", используя образцы ставляет 2,5 мин.высотой 40-45 мм. Усадку в процессе спе- По данным рентгенофазового анализа, кания определяют измеряя линейные раз проведенного на дифрактометре ДРОН, меры образца до и после выгорания Сц а-линия,спеченныенав 6 здухеобраэцы наполнителя. алюминия и магнйя соответствуют чистымВ опытах варьируют содержание на- металлам;других линий, например окислов полнителя в смеси, состав наполнителя и или нитридов, на рентгенограмме не обнаразмеры частиц порошка алюминия. Анало ружено.гичные опыты проводят и с порошком маг- Полученные изделия отйосятся к высония, используя порошки марки МПФЗ и копористым материалам, Их целесообразно МПФ 4. Линейная скорость распростране- использовать для фильтрации газов и жидния волны горения по образцу находится в костей в условиях, характеризующихся не- пределах 0,1-0,3 мм/с в зависимости от со-,15 большими перепадами давления, Для держания наполнителя в смеси. Таким об- увеличения механической прочности можно разом, время спекания исследуемых использовать традиционные методы упрочобразцов 2-10 мин, . - нения, например дополнительное спекание,В табл.1 приведены значенияпористо- Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я сти, коэффициента проницаемости. средне 1. Способ полученйя спеченных пориго размера пор, предела прочности при . стых металлических изделий, вкл 1 очающий сжатии и усадки в зависимости от соотно- . смешивание металлического порошка с оршения алюминий;наполнитель в смеси, со-ганическим наполнителем; брикетирование става наполнителя и размеров частиц и локальное воспламейение, отл-и ч а юпорошка металла. В табл.2 приведены ана щ и й с я тем, что, сцелью расширения логичные значения для порошка магния. технологических возможностей способа заИз табл.1 и 2 видно, что варьируя содер- счет получения изделий из магния й алюмижание наполнителя в смеси, можно в широ- ния. порошок алюминий или магния смешиких пределах изменять пористость,вают с 20-50 мас.ь наполнителя, а в коэффициент проницаемости и средний 30 качестве наполнителя используют смесь размер пор, При оптимальных режимах спе- тетразола с 5-аминотетразолом при следуюкания форма образца не искажается, разме- щем соотношении компонентой, мас,: тетры изменяются незначительно, образец раэол-90;5-аминотетразол-остальное. характеризуется достаточной механической 2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я прочностью,35 тем, что иСпользуют порошок алюминияСпособ не требует применения сложно- дисперсностью 80-160 мкм.го печного оборудования и характеризуется3. Способ по и 1, о т л.и ч а ю щ и й с я высокой производительностью. Например, тем, что используют"порошок магния дисвремя спекания прессованного образца в персностью 100-200 мкм.таблица 1,Фхфс. Щ щ ф о,оз и % с -К 5 в с Е о а,о о - с хам аа ХМЕ о. х оса ОеЕ ,ю о Фрщщ Я) й В З 3 о с 3 о .Х о о х 3 о х 3 х Й Э 1 ес 1 сорр ф.ое е Е З М фсч с р,ооо- счй 4 й ЯЯЯДа ва о в оО о) со ;о уз о. М 5 л о, о С й Б х Ф с Ф с С о