Способ изготовления пористых изделий из порошка на основе алюминия

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к области получения пористых порошковых материалов , и может быть использовано для получения фильтров из порошка на основе алюминия . Целью является повышение механической прочности пористых изделий. Способ изготовления пористых изделий из по- poiuKa на основе алюминия предполагает засыпку в форму порошка сплава алюминнй - медь с содержанием меди 4 - 25 мае. %, прессование при давлении 1 - 10 МПа и температуре 480-530°С и последуюш.ее спекание. 1 табл. «5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„3447575

А1 ц 4 В 22 F 3/10

1 и,. . :с

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ! ь гОсудАРстВенный НОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4144690/31-02 (22) 10.1!.86 (46> 30.12.88. Бюл. № 48 (71 Белорусский политехнический инсти1т ! (!2) С. М. Азаров, В. Е. Романенков, В. Г. Смирнов и Т. А. Смирнова (53) 621.762.4:621.762.5 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 409790, кл. B 22 F 3/10, 1972.

Патент США № 3366478, кл. В 22 F 3/10, 1976. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА НА ОСН0ВЕ АЛЮМИНИЯ (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к области получения пористых порошковых материалов, и может быть использовано для получения фильтров из порошка на основе алюминия. Целью является повышение механической прочности пористых изделий. Способ изготовления пористых изделий из порошка на основе алюминия предполагает засыпку в форму порошка сплава алюминий — медь с содержанием меди 4

25 мас. %, прессование при давлении 1—

10 МПа и температуре 480-530 С и последующее спекание. 1 табл.

1447575

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения пористых порошковых материалов (ППМ), и может быть использовано для получения фильтров из порошка на основе алюминия.

Цель изобретения — повышение механической прочности пористых изделий из порошка на основе алюминия.

Согласно предлагаемому способу в качестве порошка используют порошок лигатуры 10 алюминий — медь с содержанием меди 4—

25 мас. Я, формование изделия производят путем прессования под давлением 1 — 10 МПа при 480-530 С, а последущее спекание производят при 540-620 С.

Сущность способа заключается в сле l5 дующем

Порошок лигатуры алюминий — медь засыпают в оснастку. Оснастку с засыпанным порошком помещают в печь, где она нагревается до 480 — 530 С. По достижении необходимой температуры посредством пуансона к порошку прикладывают внешнее давление 1 — 10 МПа и деформируют его. После снятия давления оснастку со сформованным изделием помещают в защитную атмосферу и спекают при 540 — 620 С.

Выбор лигатуры алюминий — медь обусловлен тем, что элементы образуют эвтектику, которая характеризуется большими значениями пределов прочности при растяжении, сжатии, изгибе. При нагреве такой лигатуры выше температуры эвтетики, но ниже температуры ликвидус в частице реализуется двухфазное состояние (жидкость— твердая фаза), причем твердая фаза удерживает форму частиц (предотвращает усадку), а жидкая фаза формирует качественный межчастичный контакт.

При использовании порошка лигатуры с содержанием меди менее 4Я жидкая фаза практически не образуется вплоть до температуры плавления алюминия (660 С), т. е. 40 не реализуется двухфазное состояние. При нагреве порошка сплава с содержанием меди более 25Я выше эвтектической темперагуры (540 С) образуется более 50% жидкой фазы, что не позволяет получить изделие с открытой пористостью.

При нагреве до 450 — 530 С сплав алюминий — медь становится пластичным, а при температуре выше 530 С в нем появляется жидкая фаза. При нагреве ниже 480 С пластичность сплава алюминии — медь мала 50 так как нагрев такого сплава ниже 0,9 Т-. не увеличивает его пластичность по сравнению с пластичностью при комнатной температуре. Нагрев выше 530 С, при прессовании приводит к возникновению жидкой фазы, в результате -:его происходит сильная усадка и уменьшается пористость сформованной заготовки. Прикладывание внешнего давления к порошку (1 — 10 МПа), нагретому до 480—

530 С, позволяет разрушить оксидную пленку на поверхности (в силу того, что сама частица находится в пластичном состоянии) и сформировать металлический контакт. При давлении менее 1 МПа не происходит разрушения оксидной пленки и не формируется металлический контакт, что при последующем спекании не позволяет получить необходимую механическую прочность изделия. Приложение давления более 10 МПа в заданном диапазоне температур приводит к активной деформации верхних слоев частиц в изделии до беспористого состояния. Это ухудшает равномерность распределения пористости по объему образца.

Спекание сформованного изделия, характеризующегося наличием металлического межчастичного контакта, в диапазоне температур 540 †6 С позволяет получить в объеме частиц двухфазное состояние (жидкость — твердая фаза), в то время как при спекании порошка чистого алюминия можно реализовать только однофазное состояние (либо жидкость, либо твердая фаза). При спекании порошка сплава алюминий — медь жидкая фаза по границам зерен стекает в область контакта, увеличивая его размеры и увеличивая прочность изделия. Спекание изделия при гемпературе ниже 540 С не позволяет получить двухфазное состояние (жидкость — твердая фаза) порошка, что уменьшает прочность изделия. Нагрев выше 620 С приводит к расплавлению объема частиц более чем на 50Я, что приводит к большому уплотнению образца и уменьшению его пористости.

Пример. Порошки сплавов алюминий— медь с размером частиц -200+315 мкм (Al — 2 /p CU, Al — 4 /р Сц, А! — 1У/р Сц, 25 /рСи, А! — 27 /<;.Сц), полученные распьлилением расплава в воду, засыпают в формующую оснастку из нержавеющей стали.

Оснастку с порошком загружают в печь нагревают до 500 С и одновременно к порошку прикладывают усилие 5МПа. Затем оснастку со сформованным изделием извлекают из печи и помещают в вакуумную печь, где производят спекание при 580 С в течение 1 часа.

Для сравнения изготавливают изделия из порошка сплава (A! — 6 /pCLI) с нарушением заявляемых пределов и на их границах.

Прочность изделий оценивают по пределу прочности при растяжении (а ).Для сравнения изготавливают образцы по способупрототипу и оценивают их прочность (см. таблицу) .

Из приведенных результатов следует, что по сравнению с прототипом предложенный способ позволяет получать пористые материалы, характеризующиеся в 1,8-2,6 раза большей прочностью при сохранении пористости изделий, а следовательно, и проницаемости.

1447575

4 увеличения механической прочности, в качестве порошка используют порошок сплава алюминий — медь, с содержанием меди 4—

25 прессование проводят под давлением ! — 10 МПа при 480 — 530 С, а последущее спекание ведут при 540-620 С.

3 ,.Формула изобретения

Способ изготовления пористых изделий из порошка на основе алюминия, включающий засыпку порошка в форму, прессование и спекание при температуре не выше 620 С, отличающийся тем, что, с целью

ДавлеХимический состав

ПА Примечание

Темпера тура спекая, Пористость, % ние формирования МПа

А1-1 0% Си

500

580

20 Середина заявляемого диапазона

480

580

То же

530

580

22

500

540

20 Границы заявлен— ного диапазона по

26 Т спекания

620

500

500

580

18 Границь! заявляемых диапазонов по дав22 лению формования

500

580

А1-4% Сп

5О0

580

19 Границы заявленных диапазонов по % со24 держанию меди

А1-25% Си

500

580

Порошок А1 марки ПА

630

10 Способ-прототип

Составитель С. Багрова

Редактор Л. Пчолинская Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 67!6/14 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Г1роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Температура формования С

Границы диапазона по нижнему и верхнему пределам Т формования