Способ получения пористых изделий

): ПАТЕ Н ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР)ГОсп 4 тент сссР) 21) 4 Э 11558/0222) 18 02,Э 146) 3012,92 Бюл В 4871) Алтайский попитеинический институт72) Б М Вопьпеи В В Евстигнеев73) Алтайский палите нический институт56) Итин В и, и др, Высокотемпературныйсинтез интерметалпически; соединенийТомск Изд-во ТГУ, 1989, с 128 - 130,54) СПОСОБ ПО 1 УЧЕНИЯ ПОРИСТЬВ ИЗДЕ,ПИЙ57 Сущность изобретения сначала готовятпорошковую шииту путем смешения компонентов в смесителе Затем полученную шиту помещают в реактор и возбун даютреакцию сзмораспространяющегося высоИзобрегение относится н порошковой металлургии, в частности к способам попучения пористы материалов изделий) с использованием генопогичесного горения, и может быть использовано дпя попучения пористын проницаемы: материалов и изделий, прежде всего на основе ирупни соединений типа интерметаллидовНаибопее бпизким текничесиим решением является способ получения пористого материала издепия), основанный на текно погичесном горении Способ анпючает подготовку порошновой ши ты, ее формование в состоянии свободной насыпки, возбуждение в шикге реанции самораспространянзщегося высокотемпературного синтеза СВС), окпз ндение и извлечение готового материала и зделия)Известныи способ позволяет получать изделия крупны к размеров, однан о имеет следующий принципиапьный недостаток,г,Ю 1785538 АЗ н отемпературного синтеза путем прап усн ания эпентрического тона чере аопьфрамоаую спираль, касающуюся торца ши гы После этого осуществляют опандение до температуры выше точки рупноппастичесного переода, но не превышающей температуру солидус данного материала с изотермической аыдер иной при этой тем пературе, Дпя получения пористого маге- риала на основе метзппической матрицы опаждение осущестапянэт до температуры выше точки рупноппастичесного переода, но не преаышающец температуру сопидус метаппичесной матрицы, упрочнв 1- ной дисперсными ан пнэчениями тугоппзБ- н ой фазы 2 табп При быстром самопроизвольном остыв,знии ипи оклаждении получаемого материала изделия) после протенания реакции синтеза формируется неравноаесная сгрунтура материала, нарзкгеризующаяся напичием незначитепьнык остаточнык напряжений, что приводит к существенному сни+енинэ мез анической прочности получаемого мзгеризпа изделия)Целью изобретения явпяется повышение менанической прочности попучаемого материала издепия) путем устранения остагочнык напря,кений за счет формирования равновесной структуры магериапаПоставленная цепь достигается тем, что в способе получения пористого материапа изделия), эанлючающегося в подготовке порошновой шииты, ее формоаании в состоянии свободной насыпки, аозбу.бдении в шиите реакции саморзспрострзняющегося высокотемпературного синтеза 1 С ВС) о к 17 Р 5538па дентчтч и тч энл чентч 1 ч готовоготат риала (изделия), согласно цэобретенцю материал (1,чздег 11 че) посл протснапич рва циц снтеза Опан дэют до температ,ры выше точ 1 и -РУПНО-ПлаС 1 ИЧаГНОГО ПЕРЕ-ОЦЭ, НО На ПРЕ- н ышаю щей температуру со пидус дангого 1 чатерцалэ, и производят и отарг 11 ччеснуно пыдер 4 у при втоц те 11 перэтуреПри полученчтч матерг 1 апа (цэдепич 1 на Основе гетэпличесгоп матрицы упрочнен НОИ ДЦСПСРСНЫГП Гч П 1 ОаН 1 ЧГи ТУГОПЛЭП 1 ои фазы Опа 1 дение производится до температуры выше точ 1 и рупно-ппастичес Ого пере ода, но не прееьгшэсщей темпертпуру сопидус ггэтерт 1 эпа гталп 11 чес 1 ой 15 гчагргчцы с дальнв,1 шей цзотер ачеснчэ 1 ч выдериОй при этой тв пер зтуреИэотергчгтчесн вя выдер н 1 а полученного гатерцап з (ц чдеп 1 ч) н зачнпчгп чом ди 1 зпаэонетегчператр прцпсчп 1 тНэгчполее бы тро- ПО ГЧУ И ПОПНОГЧ, фэРГ 11.РОЕаВЧ 1 О РавНОЕЕСНОЦ СтРчНТУРЫ МЭ ГЕРиала За С 1 Ет ОДНОВРЕГЧаНО- гп протен анич процессэ ре 1 Эистэппцзэшчи и ппастичес 1 ой репа 11 эц 1 чи остаточны- напрч н ент 10 Пэоееден 1 че изотер 1 1,чесн Ой пы- 5 ДЕРП НИ ПРИ ТЕГПЕР,ЗТУРЕ НИ На ТОЧ 411 ТРУП О-ППЭГтИЧЕСН ОГО ПЕРЕ ОДа ПР 1 ЧЕОттттт протен анию рен ртСтэлпи 1 зас 1 итч не сопро- НО 4 ДЭЮЩЕ 1 Э 1 СЧ ПРОЦЕССОГ ПП,4 стцЧЕС 1 Ой РЕ- пансзы 1 ч 1 ч что еапаг н трещ 1114 побрээоеэн 1 чО 4 н матерцэпе Мэпепи Ендер 41 э при тггчпературе вышетег перэтуры голдуг приво ДЦТ Н ПОЧВПЕ 11 Л 1 О Е Г 1.-1 таР 1,1 ЭПЕ т ИД Ой фази что втечет за собо 11 и 111 енв 4 ие стр,1 ч)ры пороеого пространства (заполненв пп) 35 РаСППаПО 11), 1, ПОТЕРЕ ИЗПалИЕГ ЗЭДЭН 1 вй форг 1 ы и тр був чы свойств Д атепьность тчэотерг 1 чесн Ой еыца)э н и ээп.Сг 1 Т сп ф.э- но-ме энцчес 1 и сноцсгн ионн ратного г.1 атерцэпа, а та 11 е геогчегр 11 чес 1 ц рээгче)эое 1 1,1 здЕпич( Опостае 1 теп 1 ьн 11 й энэп 11 ПО аэап, что предпагаемыи способ отп 11 ччетсч от прототипа тегч, что попу 1 ен 14 ы 1,1 гатерчая (тчзцеп 11 е) после протен энич рпл 1 ц 1 чц синтеза -75 опа ндают до тег 1 перэт,)эы выше точ 1 Н : руп 1 оппэст 1 часного пере опэ 1 ю на препышающе 1 ч тсг 1 парэтуру соп 11 дус данОГО гэтар 11 эпа, и проичэпод и цээтар 111 ес уэ вс 1 дэр н 1 у при этой тег 1 пс рэт,ре 50(,звестнтые те 1 Ичв 11 и решения и области попученич пористы "1 Отер 11 эпов (идалии) с испопьзонанцв Те нопогичес 1 ого горения не обепеавэюг )гчранвппч остаточны, нэпрч 1 ен чй эа с 1 ег 1 эр ччровэн 1 тчч 55 рвнновесной стрп 1 туры гчэтер 1 тэпа ц не внпючает опэ+дентча поп1 енногп г 14 териэпа с последующей изотерг 1 ччес Оц ныдернной е эвчвпчемогч дцэпээо;1 е тт 1 перэтур Тп тегчпеРэтУРэ нэ 1 л 1 э ПРсщссс а, Т эгча Стчг 1 эпьнээ температура, рэзвиваемач присинеэете чп рэтура горения), Тт - температ рэ -руп оплэсгцчес 1 ого пере ода в гчатер 1,эпе, Т- - тегпература сопидус мате- Р Эла тээ - ВЭЕ 1.ЧЯ ПРОТЕ ЭНИЧ СЭМОРаСП- рпстрэнчОш Сося вьсо отв чпературного синтеза, е 1 пю 1 ающее нремч опа ндения Г 1 атаРИапа (ИЧДЕП 1 ЧЧ) ПО ТЕГ 1 ПЕРЭГУРЫ СОПИ- дус (тсгп рзтуры изотергачесной выдер 44: - н.и) тр и т; - соответственно нрег 4 я иэотермич-.сн Ой ныде( н 111 е зэчеляег,чог,чдиОпа "оО тегчператур 11 и рег-,ч он ончагельного остыпанчч 1 о па 1 денля г:1 атериапа до тсг пер этуры он ру э эщег 1 среды г - о(эщее врегчч проведения процесса, Р 1 ц Р. - воэ О 1 ные тегттерэтурные профип 1 ч проведеня еыДеР 11 ц йг, - область еозгчон:ны ре 4 тчг 1 сн проведения иэотергч 1 ччесьой вы- ДеР 11 1.чП р и г 1 е р 1 ПО 1 чучэлтт пористьа мэтер 11 ал нэ основе эп 1 омцницэ нц 1 епя Длч этогп прцготонпчли порош 1 ону 1 о шц ту э 1 пцптог 1 ного состава 13 5 мэс /, ал 1 огчгчн 1 тп и 1505 мас гд н.непч) ),11:п 1 эпьэовапи стандартные порош 1 и алюминия Д(:Ди Н 1 чнелч П(-11-1 Т 1, 1 оторые доэиронэпц на чнаптчгтч та и и ев,э с точностьнэ до 0,001 г 1 гещ 14 ие 1 огчпоиентое про 11 эвгэдц 1 чц н пэ борэторном смесцгепе типа пьяная бочка" е этг 1 Осфере еоэду э и течение 3,5 ч ПопуЧЕН Н УО Ш 11 тУ Пот ЧЕЩа П 11 В Ц 11 ит 1 НДРИЧаСН тЧ 1 Ч реа 1 тээр л поэбу г дапц реа 1 ццю саморэспространчющегосч нысон отег 1 перэтурного синтаэ путв прогтус анцч элен тричесн ого тоэ 1 ераэ попь( рэгчоеую спцрзпь, насзюшуюсч торца итч ты После пр 1 этег энич реэ цттч 1 цнтеза гчагериэп Опа ндапи в реэ 1 торедо рээп 11 чны: температур, наодяши сч н д 1,эпээоне ме 1 ду тег 1 перэтуроц солидус (тег 1 пер этурой перитентичесн ого образования гчоно эл 1 ог вниде нцн апя) и темг ерэтурой:руп 1 оппастцчесгого пере,ода т 1 оноап 1 О 1111 нцда ни спя и Осуществляли 1 иэотерг ачас ую вы Пар иматериала при этгчтегперэгура в 1 амерной печи эпент)Осоптот 1 пл:нцч П,траплепьно получали Обрээцы 11 ате риала по т 011 4 а те нОпогг 1 чег 1 оц г в 1 с но беэ цэочерг 1 ичеснол выдерн,ни Тп 1 г 1 рэт)рэ во псе спучэчонтропцроваппсь с по 11 ощью нопьфрэм-рениееы тергчопар 1= Р 5, 20 диаметрогч рабочего споч ПОО гнм с и 1, Одог Иформации на сеетопучевой осц 1,1 плограф Н 071 6 М Иэ полученного 1 чэтер 1 чэлэ пртчготовпчлтч Образцы дпч 1 чспытан 1 чй нэ гче энтччасн ую рочнось прц одноосном с: Отца в ниде цилиндрцчегнштаби 1 оп с ппосноп,эраплепьныгчгч тпрц,э чтч и отношен 1 чсм высоты н диаметру Н г), = 1,5 1,1 спытэнич пронодипц н. Испы1785538 ТабпицаУсловие проведения иэотермической вые ккиПоры в стунтуре материала имеют оплавленную паеер, ность, что свидетельствует аб образовании расплавакидкой фазы) при изотермичесн.аи выдернкне Размер пар материала и общая парцстость пони кены по сравнению с материалом, полученным в соответствии со способом - прототипом Минроструктура материала арантериэуегсчн пными зеноосньми эе нами татепьной машине Рпутем однаасного сжатия обраэцав при скорости деикения подеижной траверсы 0,002 м/с Струнтуру попучземого пористого мзтериапа исследовали путем иэученич метаппографически. 5 шпифов с изломом на оптическом мин росн опе Неофот-ЗО и растровом сканирующем микроснопе ВЗ ЗООРезультаты сравнительны испытаний на меканическую прочность, а т,з +:е цсспе довзнич структуры приведены в табл 1 (Тр - температура проведения иэотермичеснзй 1 выдержки)Иэ табл 1 следует, что проведение иэотермической выдержни в эачвпчемом диа паэоне температур приводит н; увепиченин менаничесной прочностц получаемого пористого материала е 1 4 - 1,6 рада эа счет обеспеченич равновесной струнтуры материала ОП р и м е р 2 Получали пористый н.атериал на основе мегаппичесноц матрццы - апюминида титана, упбачненной дисперсной тугоппавной фазой - нарбцдам титана Дпч приготовления шиты испопь:ювапи по рошок титана ПТХ, порошон зпюминич АСДи сзтку ПМТС Ши га прцгатавпчпась в расчете на соотношение апнминцдз титана и карбида титана 4 1 мас допей Методина процесса получения материапа ц 30 исспедованич образцов савпздапз с иэпаненной в примере 1Результаты сравнительны испытанцй на мекзничесную прочность а тан нке исспедое.нич структуры мзтеризпа приведены в 35 табл 2Иэ табл 2 видно, что проведение изатермической выдер нни в дачвпчемам диапазоне температур приводит н повышению механической прочности получаемого пари стого матери,эпз в 1 5 - 1,6 раэз эа счет абеспечения равновесной струнтуры метаппичесной матрицыПредпагаемый способ мо.кет быть использован дпч получения порцсты, материзпав 1 иэдепий) с применением тенопогцчесного горения на основе ряда други рупкиматериалов прежде всего интерметаппидое) а таке дисперсно-упрачненны, материалов типа рупн ач н 1 етзппи чеснзч л 1 атрица - тугопчзвнзч упрачнчющач фа заИспопьэованце предлагаемого способа папученцч порцсты. материалов (иэделий) по сравнению с существуящими спасабамц обеспечивает спедующн 1 е преимущества еаэмон ность повышения меканичесной прочности п 1 пучаемога материала иэделия) в 1,) - 1 б рада беэ существенного условен:ненцч те,напогиф 1 и абарудспззнич дпч попученич указанного материала иэдепич), повышение наде н:ности папучаемы и здепий эа счет отсутствия в нц остаточны напряжений, чп поэвопцтнсппуатцровать иэдепич е более н:естн ц нагрудачны рен;имаФармупа иэабретенцч Способ попученич парцсты иэдепий, вн пючзнщий приг 1 тОнпен 1 е шиты, ее фар маванце в састочнии свободной нзсыпни, ваэбу нденце в ши те реан ции сзмараспространчющегасч высанатемперзтурнаго синтеээ, а па,ндение и иэвпеченце готового иэдепич, а т и и ч а а щ и й с ч тем, что, с цепью повышения ме аничесной прочности, оп,э,н.дение осуществляют с иэотермичес ай выдер н:н ай в интервале температур выше тачнц рупноппзстичного переода, но ни+в температуры сапидус данного материала ипц метаппичесной матрицы в материала упрочненны дисперсными екпюченичмц тугоппавнай фаэы1785538 Продоп кение табл 1 Меаническач прочность материала,МПак эран теристика стру туры получаемого материалаУсловие проведения изотермичесной еые нни 2 т Тр:Т = 127 З 1 г,) 18,2 З Т ТТр= ПЗ Ц 4 Выдержка не производилась способ -прототип) Табпица 2 Меаничеснач прочность материала МПаУсловие проведения изотермической еые жки ф,арактеристин а струн туры получаемого материалаТр 1) Поры в стунтуре материала именэт сфероидную оппаепенную павер ность, что сеидетепьсгвует о выделении расплава при иэотермичесн ой еыдер+ н е О почвпении жиднээй фазы свидетельствует тан+е неравномерность распредепенич дисперсны частиц карбида, чвпчощачсч результатом и смещения образующимся расплавом Мин, роструктура матрицы представлена н рупными раеноосными зернами, свидетельствующими о равновесной кристаллизации Форма образцов иснаэн,ена, порисгость понижена по сравнению с образцом, полученным в соответствии со способом-прототипом Изменения структуры порового пространства по сраененгло с образцом, полученным в соответствии со спосо 1 Ъэм-прототипом незначитепьны Микросгруктура материала равновесна и образована равноосными зернами увеличенного размера с равномерно распределенными в обьеме матрицы диспе сными ка бидами титана Т Т Струнтура порового просгранства не отпичаетсч от структуры материала, попученного в соответствии со способом-прототипом Мин рострукгура материала равновесна и образована раеноосными зернам и апюминида нинелч, средний размер ноторы превышает среднии размер зерен материала, полученного по способу-прототипу Струнтура порового пространс 1 ва идентична набпнэдземой у материала, полученного в соответствии со способом - прототипом В мин;рострунтуре отмечены следы первичной рен ристаппиэации - появление унрупненны раеноосны зерен,одна:о и допч незначительна В обпасги границ нрупнызерен набпюдаютсч м 1 инротрещины Материаларантеризуетсч щепееой структурой пор В мин росгрунтуре на 1 эпюдаютсч зерна неправильной формы и сипьнораэпичающиесч по раэмерам,арантер и ориентацич зерен свидегепьствуют о н онн урентном росте зерен е условиянераенэеесной н,ристаппцэации Мин,раструтура в цепом не аеноеесна1765538 10 Продолжение табл, 2 Характеристика структуры получаемого материалаУсловие проведения изотермической вые жки 3(Тр 973 К) Структура порового пространства идентична наблюдаемой у материала, полученного по способу -протогипу В микроструктуре наряду с мелкими первичными зернами наблюдаются рекристаллизовавшиеся зерна увеличенного размера, Отмечены микро- трещины на границе раздела матрица-карбидМатериал характеризуется обьемной структурой пор, Микроструктура матрицы представлена мелкими зернами, форма которых свидетельствует о неравновесной кристаллизации;, карбиды в матрице раси е елены авноме но 20,8 Выдержка не производилась (способпрототип)Составитель АМакаринТехред М.Моргентал Корректор Л Филь Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 101 Заказ 4377 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры гиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб, 4/5