Способ получения изделий из композиционных материалов на основе карбида титана

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов на основе карбида титана. Цель изобретения повышение плотности изделия. Способ заключается в приготовлении шихты из порошков титана и углерода, взятых в стехиометрическом соотношении и металла-связка в количестве 21 46 об. прессовании до получения необходимой для транспортировки плотности, размещении заготовки в пресс-форме с равномерным зазором 5 10% от площади сечения получаемого изделия, проведении высокотемпературного самораспространяющего синтеза, охлаждении заготовки до температуры кристаллизации металла-связки и прессовании до заданных размеров. Повышение плотности достигается за счет определенного количества связки в шихте, установки заготовки в пресс-форме с зазором и проведения после синтеза прессования при температуре кристаллизации металла-связки. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения изделий из композиционных материалов на основе карбида титана. Целью изобретения является повышение плотности изделия, содержащего 55-80 об. карбида титана. П р и м е р ы. Для получения прокатного валка ⊘ 40 мм берут порошки титана и углерода в стехиометрическом отношении в количестве, образующем в объеме изделия 55-80 об. (136-198 г), и порошок никеля в количестве 21-46 об. (93-205 г) или порошок меди. Общее количество исходной смеси 101-126 об. Смесь перемешивают в смесителе типа пьяная бочка в течение 24 ч. Из полученной смеси в отдельной пресс-форме прессуют исходную заготовку с плотностью, обеспечивающей достаточную механическую прочность для транспортировки заготовки. Исходную заготовку размещают в пресс-форме с равномерным зазором 5-10% от площади сечения получаемого изделия по наружной поверхности. Синтез осуществляют на воздухе в открытой пресс-форме. Реакцию синтеза инициируют электрическим запалом. После прохождения фронта синтеза заготовку охлаждают в пресс-форме до температуры 1450^оС в случае использования в качестве материала связки меди. Затем разогретую пористую заготовку прессуют до заданных размеров пуансоном. Усилие деформирования 12-18 кг/мм². Заканчивают деформирование при температуре 800^оС. При прессовании выдавливают избыток никеля или меди в зазор между матрицей и пуансоном в виде облоя. Изделие извлекают из пресс-формы и помещают в теплоизолятор для медленного охлаждения. Результаты представлены в таблице. Расплавление и частичное испарение металла в процессе реакции синтеза с последующей конденсацией его на продуктах синтеза позволяет создать защитную атмосферу и оболочку на частицах тугоплавкого соединения, которая сохраняется при последующем охлаждении и деформировании горячей пористой заготовки. Присутствие металла обеспечивает сохранение тепла реакции синтеза, выравнивание температуры по высоте разогретой пористой заготовки за счет высокой теплоемкости и теплопроводности металла. Высокая пластичность металла-связки обеспечивает заполнение им межчастичного пространства и выполнение им функции своеобразной смазки при деформировании каркаса тугоплавкого соединения синтезированной заготовки при температурах кристаллизации металла. Количество металла связки менее 20 об. достаточно для образования защитной атмосферы и оболочки на частицах тугоплавкого соединения, но не достаточно для образования матрицы композиционного материала при получении плотного изделия с максимальной плотностью упаковки частиц тугоплавкого соединения. Содержание металла связки более 46 об. в исходной смеси приводит к замедлению скорости расспространения фронта реакции и не исключает возможности самопроизвольного прекращения реакции синтеза тугоплавкого соединения. Уменьшение (по сравнению с изделием) площади сечения исходной заготовки на 5-10% и размещение ее в открытой пресс-форме, выполненной по размерам изделия с равномерным зазором по поверхности, обеспечивает достаточно полное выделение газов, сопутствующих синтезу. Уменьшение площади сечения менее чем на 5% из-за малого зазора между заготовкой и пресс-формой приводит к невосполнимым потерям с поверхностных слоев заготовки тепла реакции синтеза, необходимого для осуществления последующих операций. Наблюдаются разрывы заготовки при выходе газов, сопутствующих синтезу, и образование неустранимых при последующем деформировании дефектов в объеме изделия (трещин, раковин, полостей). Уменьшение площади сечения более чем на 10% приводит к снижению устойчивости заготовки и искажению ее формы в процессе получения изделия. При изготовлении изделий по способу-прототипу на наружной поверхности образуется слой толщиной до 5 мм и более из продуктов взаимодействия синтезируемого материала с материалом оболочки. Плотность не превышает 96% У изделий, изготовленных по данному способу, дефектный поверхностный слой не образуется и плотность составляет 97-99%

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА ТИТАНА, включающий приготовление смеси порошков титана и углерода, взятых в стехиометрическом соотношении, и металла-связки, прессование, самораспространяющийся высокотемпературный синтез и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности изделий, металл-связку берут в количестве 21 46 об. заготовку после прессования устанавливают в пресс-форму с зазором 5 10% от площади сечения получаемого изделия, охлаждение ведут до температуры кристаллизации металла-связки, а затем проводят повторное прессование до заданных размеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1