Способ получения пористого спеченного материала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 252 А 091 (11) 22 Р 3/10 1/00. ГОСУДАРС ННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(7 1) Белорусское республиканскоенаучно-производственное обьединение порошковой металлургии(56) Федорченко М.М. и др. Исследвание технологии изготовления исвойств металлокерамических фильтров. - Порошковая металлургия,1963, В 3, с. 52-62.Патент ГДР У 97838,кл. В 22 Р 3/ 10, 1973,(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГОСПЕЧЕННОГО МАТЕРИАЛА, включакщийплакирование металлического порошка,прессование заготовки и спекание,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения прочности и фильтрующих свойств материала, в качествепорошка используют порошок доэвтектического сплава, плакирование осуществляют термообработкой металлического порошка в интервале температур1,2 температуры эвтектики - 0,9 температуры ликвидус, спекание - эинтервале температур 1, 1 температуры эвтектики - 0,8 температуры ликвидус, причем после спекания осуществляют закалку.1 121Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пористых порошковых изделий,и может быть использовано при получении фильтров, пористых элементовтоковводовЦель изобретения - повышениепрочности материала и фильтрующихсвойств.Предложенный способ осуществляютследующим образом,Порошок сплава доэвтектическогосостава смешивают с мелкодисперснойсредой (например, с порошком оксидаалюминия), что предотвращает спекание между частицами, и термообрабатывают при температуре выше эвтектической горизонтали, но ниже линииликвидус (в интервале температур1,2 температуры эвтектики - 0,9 температуры ликвндус).После термообработки порошокотсеивают от оксида алюминия, формуют любым известным способом и спекают в диапазоне температур вышеэвтектической горизонтали но нижетемпературы термообработки (в диапазоне температур 1, 1 температурыэвтектики " 0,8 температуры ликвидус). После спекания изделие закаливают. Способ заключается в разделении частицы порошка при термообработке на нижнюю и твердую фазы.Этот процесс происходит при термообработке в диапазоне, между температурой эвтектики и температуройликвидус, которая строго определенадля сплава конкретного химическогосостава. Ниже температуры эвтектикине произойдет выделение жидкой фазы,а выше температуры ликвидус всечастицы полностью расплавится, чтов обоих случаях не позволит создатьплакирующий слой,Однако для того, чтобы при термообработке жидкая фаза полностью вышла на поверхность частицы по границам твердой фазы и создала плакирующий слой, необходим ее нагрев до 203 выше температуры фазового перехода. Это связано с необходимостью создания определенного угла смачивания жидкостью твердой фазы. То есть для создания плакирующего слоя необходим нагрев выше 1,2 температуры эвтектики.В то же время условием сохранения открытой пористости при жидкофазном9252 2 55 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 спекании порошка является наличие жидкой фазы по объему, не превышающему 357 по отношению к объему всей частицы, такое количество жидкой фазы возникает при нагреве порошка до температуры, не превышаю щей 0,9 температуры ликвидус.Следовательно, термообработка порошка в диапазоне температур 1,2 температуры эвтектики - 0,9 температуры ликвидус приводит к возникновению плакирующего слоя на поверхности частиц и в то же время обеспечивает наличие такого количества жидкой фазы, которое при последующем спекании позволяет сохранить открытую пористость.При термообработке ниже 1,2 температуры эвтектики выделившаяся жидкая фаза не сформирует плакирункцего слоя, а при нагреве выше 0,9 температуры ликвндус плакирующий слой будет настолько большим, что при последующем спекании исчезнет открытая пористость.Температура спекания определена диапазоном 1,1 температуры эвтектики - 0,8 температуры ликвидус, Ниж - ний предел обусловлен тем, что для полного перевода в жидкое состояние технических сплавов необходим нагрев до 103 выше температуры плавления. То есть для перевода в жидкое состояние плакирующего слоя необходима температура равная или выше 1, 1 температуры эвтектики. Температура спекания не должна превышать 0,9 температуры термообработки, что составляет 0,8 температуры ликвидус. Это объясняется тем, что при более низкой температуре диффузионные процессы идут неинтенсивно. При этом плакирующий слой находится в жидком состоянии, чем обеспечивает качественный контакт между частицами и высокие механические свойства пористого порошка материала, а твердая фаза, в свою очередь, удерживает форму и размеры частиц неизменными, что позволяет получить высокую стабильность фильтрующнх характеристик. При температуре ниже 1,1 температуры эвтектики не произойдет полного расплавления плакирующего слоя, что не позволит получить качественного контакта между частицами.Спекание при температуре выше 0,81219252 0,93 температуры ликвидус, спекание0,81 температуры ликвидус, термообработка 0,9 температуры ликвидус,спекание О, 87 температуры ликвидус.Измеренные значения коэффициентапроницаемости (4 ), предела прочности на разрыв (6) и стабипьностиэтих характеристик Я и Б представлены в табл. 1.Р1 О 35 40 997. А - 1 Х Б в 2,1 раза, а стабильность пористости для этих 45сплавов соответственно в 6,6; 2,3;1,8 раза. 50 5 20 25 ЭО П р и м е р ы 2 и 3. Производят изготовление пористых спеченных материалов из порошка доэвтектического сплава 997 Ре - 17 С (температуара эвтектики 1130 С, температура ликвидус 1560 С), а также из порошка сплава 997 АГ - 17 Б (температура эвтектики 530 С, температураоликвидус 720 С). Измеренные значения коэффициентов проницаемости, предела прочности на разрыв и стабильности их характеристик представлены в табл. 1.Из данных табл. 1 следует, что при нарушении граничных диапазонов ухудшается либо механическая прочность, либо стабильность фильтрующих характеристик пористого материала.В табл. 2 приведено сравнение свойств пористых спеченных матерйалов, полученных предложенными и известными способами. Из приведенных результатов следует, что по сравнению с известным способом предложенный способ увеличивает прочность для сплава 997 Сц 107. Бп - 1 У Р в три раза, для сплава 997 Ре - 1 У С в 2,8 раза, для сплава 991 А 1 - 17. Б 1 в 1,5 раза. Стабильность проницаемости возросла для сплава 997 Си - 107 Бп - 17 Рв 4 раза, 997 Ге - 17 С в 3,6 раза,При этом наблюдается увеличение и абсолютных значений фильтрующих характеристик (пористости и проницаемости).1219252 Таблица 1 6,. 1 О","н/м 101,м Юб7. Температура спеканияС Примечание Материал Середина диапа 6,6 6 0,3 20 зона 860 720 6,5 6 0,3 20 Нижняя границадиапазона 700(0)9 Т) (0,89 Т 4) 50 Изменилась форма ядер твердой фазы и форма частиц при спе- кании Порошок до- эвтектического сплава 993 Ре - 13 С 1260 1375 7,9 6 0,4 2,5 Середина диапа- зона 1350 1220(1,2 Т ) (1,07 Т ) 45 При спекании не расплавился слой плакировки Порошок доэвтектического сплава 993 Со -103 Яп -13 Р емпераура терообраотки, С Плакированныйслой по объемупревышает 357.объема частицы4 у 6 18 О 4 48 При термообработке не образо-.вался слой плакировки4 15 Верхняя граница 1220 1350 0,3 диапазона Объем слоя пла 8,9 20 0,06 59 кировки больше35% ва 1480Середина диапазона 580 635 Нижняя границадиапазона 580 630 530 620 Порошок до- эвтектического сплава 983 АГ - 13 81 550 630 Верхняя границадиапазона 660 670 Изменилась форма частиц приспекании 610 660 Порошок доэвтектического спла99% Ре -13 С Порошок до- эвтектического сплава 983 АГ - 1 Х Яд(О 9 Тл) (О 81 Тл). 8 8 45 0 12 50 2 ф 7 6 Ое 4 25 24 6 04 25 1,8 15 0,4 25 16 20 04 20 2,8 6 0,4 25 2,9 6 0,05 50 При спеканинизменилась форма ядер твердойфазы и формачастиц При термообработке не образовался слойплакировки При спекании не расплавился слой плакиров- ки Объем слоя плакировки больше35 Х,доУвтектическоСерединаэаявляего сплава99% Ре -1% Сп Предлагаемый мого диа 6 пазона 1260 1375 79 6 Оь 4 25 29 Большая Известный 2,7 29 1050 0,2 92 28 ное изменениеформыспекаемых частиц Середина ,заявляемого диа 2,7 6 0,4 25 32 10 пазона 580 630 го сплава 89%Сц - 10%Бп - 1% Р Порошокмеди, покрытыйоловом Порошокчугуна(Ре-С),покрытыйслоемникеля Порошокдозвтек- тического сплава99% АЕ - Предла% Я гаемый ратуратермообра-,ботки,С мого диапазойаПроцессспекания усадкапри спекании,наблюда ется силь12 1 2,1 9252 Продолжение табл.2 7 8 910, 11г Наблюдается отПорошокалюминияьпокрытыйоловом Известный 1,8 18 0,2 55 26 500 Корректор Шекмар Составитель В.НарваРедактор С.Патрушева Техред М.Надь Заказ 190/16 . Тираж 757 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 слоение18 слоя плакировки при спекании, что приводит к уменьшению проч- ности