Способ получения пористых изделий

 

СОЮЭ СОВЕТСНИН

СОЦИАПИСТИЧЕСКИК

РЕСПУВПИН:

»я> С 22 С ) /ОЯ, 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСП4ТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

): ПАТЕНТУ (21) 4931558/02 (22) 18 02,91 (46) 30 12,92 Бюл rJ 48 (71 ) Алтайский попите№нический институт (72) Б М. Вольпе и В В, Евстигнеев (73) .Алтайский палите № нический институт (56) Итин В 11.. и др, Высокотемпературный синтез интермегалпически; соединений

Томск Изд-во ТГУ, 1989, с 128 — 130, (54) СПОСОБ ПО!1УЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ИЗДЕ,ПИЙ (57 Сущность изобретения сначала готовят порошковую ши ту путем смешения компонентов в смесителе Затем полученную ши№ту помещают в реактор и возбуждают реакцию самораспространяющегося высоИзобрегение относится н порошковой металлургии, в частности к способам получения пористы» материалов (изделий) с использованием ге»нопогичесного горения., и может быть использовано дпя попучения пористых проницаемы: материапов и изделий, прежде всего на основе .крупник соединений типа интерметаллидов.

Наибопее бпи:зким текничесним решением является способ получения пористого материала (издепия)., основанный на текнопогичесном горении Способ внпючает подготовку порошновой ши: ты, ее формование в состоянии свободной насыпки, возбуждение в шикге реакции самораспространянзщегося высокотемпературного синтеза (СВС), окпа ндение и извлечение готового материала (и зделия)

Известныи способ позволяет получать изделия крупнык ра.змеров, однако имеет следующий принципиапьный недостаток

„„. Ж„„1785538 АЗ н отемпературного синтеза путем прап усн ания эпентрического тона через вопьфрамовую спираль, касающуюся торца ши гы

tlocne 3Toro ocyzecTenqtoT он па+peHul go температуры выше точки «рупноппастичесного пере»ода, но не превышанзщей температуру солидус данного материала с изотермической выдер н ной при этой температуре» Дпя попучения пористого магериала на основе метаппической матрицы онпаждение осуществпянэт до температуры выше точки нрупноппастичесного пере№ода, но не гревышающец температуру сопидус метаппичесной матрицы, упрочнеllной дисперсными вн пнэчениями тугоппанн ой фазы 2 табп

При быстром самопроизвольном остыв,знии ипи оклаждении получаемого материала (изделия) после протенания реакции синтеза формируется неравновесная сгруктура материала,,№аракгери зующаяся напичием незнач иге пьны к остаточн ы к напрязкений, что приводит к существенному сни+енинз ме.:.анической прочности получаемого материала (изделия)

Целью изобретения явпяется повышение менанической прочности попучаемого материала (издепия) путем усгранения остагочнык напря:кений за счет формирования равновесной структуры магериапа

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения пористого материала (изделия), занлючающегося в подготовке порошковой шинты, ее формовании в состоянии свободной насыпки, возбу.кдении в шинте реакции самораспространяющегося высокотемпературного син геэа 1С ВС) о к17Р 5538 па и денли и и звлече(нв1 готового 11ат риала (изделия), согласно изобретению г»(ат(эриэп (изделие) noclle протон айи1 pl 31 щи I СI(НТеза о па н дают до Ter (nep3T, ры выше точ(- и

- pynho-nff3c(t(-(Fchoro п=р-..-ада, íî í прев ышаю щей тет.!перату р у со пидус,цан t (ого

l13Tåðt13ë3, и производят и отер((!1чеснуно пыдер»-1 у при этол те!(перат, ре

При получен!!и r(3Tept(3ï,3 (1(здепич) на основе г!етапличес(ой матрицы упрачнен- 10 нои диспсрсныг п(В пю (ен(ьзгв(тугоплавI 0l фазы О па (денле производится до тегипературы BbtLUE точ(и рупн о-ппастлчесl ого пере ада, но не превьтша(с(щей темпер 11уру соплдус I 13òeðl13ï3 т(талл!.!чес(G 115

f13rPt14bI с 43llLHEI!шел лзотеР!»ичеcl all Bk( дерн r ай при этой те("(перзту(эе

I.13Отерг1г!чесн BB Bbt4ep н t а пап учен((»ОГО г !атериапа (111деп(гч) B зачвпчРI1ом диапазо(4e Ter tnep3T«p np(toad(((T (на((б(опее быстро- ПО!

ftf I I полном, фартнlpoBÇHI!!а равновеснол стр",нтуры мэгериапэ 33 с !етоднпврег1РIIHOГп npaTe(анич прааессэ рГ!I (злстапплзаш1и и ппагтичес(ой репа! (Зции остаточны- Ifanp I+ eH1ll,l Ilp(3Bl:-. 4(«нив — I30rPpl Ill IEcI. ciI1 0bI" (.(ДЕР(1:Н 11 П (3И ТЕГ1П Е0 э T /Pl Hl(Н F ТОЧ (11

"рупн (3-ппаГтичРсн ОГО rlepe Ода прlлвацит н п)»отенанлю ренрг(сталплзааии. не сопрово+ данзщейсч п роцеГ сат I п п,»стичес(ай репаl G3LL(1l1 чт0 еРпРГ 1 TpeLU((14cio0p33084H(110 .(1! в матери эпе (l! здеся Ги Е (pep+ I а при т(«г1пературе BblU(eтег(пературы (-ал((дуг npllBO длт н почвпе(!1.1(о B r(.ITPpl(апе 1((д(ай фазы

wTo влечет з3 саба(1 II Il!ененле стр,(1)ры

nopfiBoro простран(.тва (запопне tile пп(3 расппавог!1, (I потере извРп let! 3343н!юй форт!ы и требуетгы свойств Д 11,(тепьность т!затерт !(IREch Ой вы4-р I н и зэв!!Гит 01 ф((з(Iн О г1е 3НI. I leÑI и < в011сrB н OHI- (зетНОГО r.13ÒÐр - Г р 1 иэдепич ! GnocT3BI1т-::п(,ный анап((по(азап, чта предлагает!ыи способ Отп!(ччетсч от протот(lпа тег1, Iта полу !е(4!4ы(.1 r 13TEpl13п (изцеП((Е) ПОСПЕ ПРатСН 3НЛч I-(. ll UIUI С! IHTE33 -73

О па Р;дают Да TPP InÐP IT,(PLI BLILLle тач(II

«руП(Cia f13Ctl, i -lech (3Ãc(nc pe Ñi ×1 I (0 HP ftpPD btIll3t(3f+EI1 Tcr InF РатУР,(с 0 rll (4 УГ Д3 H I IÎro мзтРр!(апа, и про l3DO)t и из»т "р(ll I !Рсl.,,(о

BLI„lji p н 1.,(пр(1 эта!. 1 Tel !пРрат, р 3! ( (,(звестн(ые те ll(IH!=-(I (и р-LLIBHIIB 5 сбпаст(1 попученич пора..ты I taòcðt(3ïc!B (лдРпии) с испопь30BÇH(1cl I те н зпогичес! Gl o горения не о(з(-::i ïe (ивают )Г1ра!!Р((((«(остаточны, напрч (ен 1(«((3 с(ет фа(311ирован(т(ч 55 рав!4авесной ctpU(туры r 13òeplteï3 и не вн пючает о: п3»-„fteít(c- поп (teh(Horn г«атРри3fl3 с последующей изот ргзич с! Ои выдернной в эачвпче tot 1,ллап;,(за;!е т ((перэтур

Тс(теl 1 nep3T(i«ра и » 11(13 n pc! Ucc i Т((э(r13l с((т(эпьнэз те("(пература, раз(зиваемач присин(е: Н ITcftni ратура горения), Тт — темПЕрат ip3 - руП(ОПЛЗСГ «(ЕС! ОГО ПЕрЕнада В

r !атер(.(эпе, Т- — тег(nep3T()p3 сапидус матеpl1ала T=((- — вреl,.tB прате» анич са Iap3cn растра н ч(о ш(. гася B bfco I а те(1пературного

ct((ITe3R, Bl пю (а!Ощее времч а«па (:денич т(атРриала (и1деп((1) I(a тсr (ïep3ri(ðû салидус (Tcr!п(.рзтуры изотерт(ичеснай выдер»:— н.и) тр и т; — соответственно время и-.атерггичг-.сн ай Bbläe(f I (I B зэчвлчемомдиапа "а((а тс!"(Ператур I I в рег-«ч он ончатепьного остыванич Io na I ïEHI»(-) (:!атериала до тсттпpp зтури ОI p / I аищеtl (.реды à — 013Lцее вре(1ч прсведенич процесса, P t и P! — возI «О I ные тег tftep3T!I(pHb профип(I проведен((ч BLI(pep;(I«и р — область возг1он:ны ре» I,llICB праведен((ч игютерт1ичесн,ой ElbtдеР I I- (.1

П р и г I е р 1 Пап,(чэлл пористый матеpl(ал на ос((ове ап(о(1ини43 ни! епч. Дпч этога приг0товпчли парашt о!зу(о ши ту

3(п(1атаг(ного состава IÇ i 5 мас /, алюмин!(ч и (»G,» мас г". н((непч) (.Icпапьзавапи стандартные параш! и апюм IH(((t Д(:Д-1 и нинелч RI-II -((T (, I оторые дозлравапн(на чнап lrn tei h тl Bi=i:,3 с тОчнОстью,49 0,001 Г (г«ещ ние alma!(EHTOB пр(3((зв(здипи в na(3 30 p3 T(3 p H o I! 1 (:. г((ес, (1 те и е т(.1 и 3 и н. ч н 3 ч 6Оч н . а

B RTr((3c.ôPpe воэду-3 B течен IP 3,5 ч Папученну10 ш((ту пат1ещап(! B ц(!п((ндри чесний

PP3I 1"l3P I.1 v 036 f"f Цали Ре 31 4(1(o с. Br10P3cnPcl странчющегосч B (cot отег(пературнога синтеза путал I прогт ус(анич 3пен тричесн ога то(а (ерез вопьфраг(овую (:;пир,зпь, I асанзшуюсч TopUB U(tl ты После пр(зтен анич реJ! цл 1 i:níòåçà г1атер (3ï О»па+дали в

pI 3I торедо рэзп((чны: Tc((ператур, на одчши сч в 41,!апэзанe (e» ду тег !пературой соллд fc (Ter lnep зтурой перитентичесн ого абра ованич тчоноал(ог !инида нин Pltÿ) l1 темгературой = руп(аппастичесгого пере,ода т(аноап!О!(l(H(tft3 ни спч и осуществляли

I.I3oTEplII,I÷pñ(ую Bk(4pp (г($«г13териапа при эти«тот(пература в аг1ерной печи эпентросапо(!T((BI»! П,!раплепьно получали абра" цы 1 (ате риала п з Tol(» Р тР».нОпагт(чегl ой г el 1= но tte ft301tpr((,(÷åchotft выдержи

Та!"!и "рзт)ра ва vce спучач (онтрапираваfIacb с по((ощью вопьфрэг 1-рениевы: терг1опар I=Р 5,(20 диа ietpart рабочего споч (ОО r !fr 1 с Оы «actor I и(lфармации l(3 светопучевой асU(,!плограф Н 071 6М Иэ попу "(е(4 Ioro I 13TEpl,(3(t3 n(il1rотав пчпи образцы дпч t (cnblT3HI»1(,t Н3 г1е аничРсн ую прОчнасть

npI однаосном с:(атил в виде цилиндричеch((«LUTQI»1. (ов с ппосн апараппельными тпрц«п1и и отношени. .(1 высоты н диаметру

Н/Д = 1,5 1.(спытэнич проводили í, р(спы1785538

Тзбпицз !

Успоеие проееденич иэатермичесн:ой еые:кки. Bp3hтеристикз струн:туры получаемого материала

Ме«зничеснач прочность материала, МПз

+p )Т(Tp — 1913 ) ) Поры е стунтуре материала имеют оплавленную паеер ность, что сеидетепьстеует об образоеании рзсппзез I hидкой фазы) при и зотермичесн.ои еыдер»кке Рз змер пор магеризпз и общая пористость пони.кены по сравнению с материалом, полученным е соотеетстеии со способом — прототипом Минроструктура материала . арантеризуегсч пными зеноосными зе нами. татепьной машине P-1527 путем одноосного сжатич образцов при скорости деи«кенич подеижной трзеерсы 0,002 м/с Струнтуру попучземого пористого материала исспедоезпи путем изученич метаппографическll». 5 шпифое с и:зпомом нз оптическом мин рос н опе Неофот-ЗО и рзстроеом сканирующем микросн.опе 85 ЗОО

Результаты срзенитепьны испытаний на механическую прочность, а тз ке исспе- 10 доезнич структуры flpllBf дены е TBI3ll 1 (Tp — темпера гура и роееденич изотермичесн ой выдержки).

Из табл. 1 следует, что проеедение изотермической выдержн.и а зачапчемом диа- 15 пазоне темперагур приводит н; уеепиченин7 менаничесной прочности получаемого пористого материала B 1 4 — 1,6 раза за счет обеспеченич равновесной струнтуры материала. 1 0

Пример 2 Получали пористый h.iàòåриал на осноее мегзппичесной мзтрицы— апюминидэ титана, упрочненной дисперсной тугQflflBBk GA фазой — н арбидом титана

Дпч приготоепенич ши«ты испопь:юеапи по- . 5 рошок титана ПТХ, порошон эпюминич

АСД-1 и сажу ПМ-15ТС Ши :rз приготовпчпзсь в расчете на соотношение зпюминида гитзнз и карбида титана 4 1 мэс допей

Методина процесса попученич материапа и 30 исспедоезнич образцов соепздапз с изпоненной е примере 1

Результаты сраанитепьны» испытаний нэ мекзничесн ую прочность а тан нке исспедое нич структуры материала приеедены е 35 табл 2

Иа табл. 2 видно, что проеедение изотермичегкой аыдер нни е ззчепчемом диапазоне темперзтур приводит н повышению механической прочности получаемого пари- -40 стого материала а 1 5 — 1,6 раза эа счет обеспеченич рэеноеес ной струн туры н ета и Il1t÷åсной h: ýòpèöû

Предпагаемый способ мо»кет быть испопьзоазн дпч попученич пористы; материзпое )изделий) с применением те нопогичесного горенич на осноее рчда други . .рупкик материапое (преэнде есего интерметзппидое) а тзн.ке дисперсно-упрочненныi материалов типа «рупнач метзпп1чесн ач матриц з — тугоп htBвн зч упрочнчющэч фз зз

Испопьэоеание предлагаемого способа попученич пористы материалов (изделий) по сравнению с сущестеунзщими способанш обеспечие,зет следующие преимущества воэмон ность поеышенич мекзничесной прочности получаемого материала (издепич) е 1,) — 1 б раза без существенного успо»н:ненич те,нопоги,а и обарудоезнич дпч попученич Ql азанного материала (издепич), повышение наде»кности попучаемы и здепий 3i3 счет DTl.óòñòâè÷ в ни остаточны« напрч+ений, 4TI7 позвопит IhòïïóàTiipoâëòü издепич е более +:естн ii- нагру7очны ре н;има».

Форму пз изобретенич

Способ попученич пористы издепий, Bl и юча »7щий ll pl.l OT(78 ll «HI IP UJll:: Tbl, еt3 фармовзние в состочнии сеободной нэсыпни, еозбундение е ши те реан ции сз IGpdfllpQ сгранчющегасч высонотемперэтурного синтезз, о пэ,i,дение и извпечение готового иэдепич, отп ич а ю щи йс ч тем,что, с цепью поеышенич ме зничесн ой прочности, о пз.н.дение осущестепчют с изотермической еыдерн:н ой B интеразпе температур еыше точни «рупноппзстичного пере*ода, Но ни не температуры сопидус данного материала ипи метзппичесной матрицы е

hlàTeðèàëàw упрочненны. дисперсными екпюченичми тугоппзеной фазы

1785538

Продоп кение табл. 1

Ме аническая прочность материала, МПа каран теристика струн туры получаемого материала

Условие проведения изотермичесной еые нни

2 т>т: т (т =127ЗЦ

18,2 зт«т (т =изб

4 Выдержка не производилась (способпрототип) Табпица 2

Менэничесн ая прочность материала,, МПа

Условие проведения и зоте1эмичес кой вые жки арактеристинэ струнтуры получаемого материала т >r (Тр - 1723 1) Поры в стунтуре матер lalld именэт сфероидную оппаепенную павер ность, что сеидетепьсгвует о выделении расплава при изотермичесной выдерн k е 13 появлении жиднээй фазы свидетельствует тан.н.е неравномерность распредепения дисперсны частиц нарбида, явпя ощаяся результатом и смещения образующимся расплавом Мин,роструктура матрицы представлена н рупными раеноосными зернами, свидетельствующими о равновесной кристаллизации

Форма образцов ион.эжена, пориспэсть lloнижена по сравнению с образцом, полученным в соответствии со способом-прототипом

Изменения структуры порового пространства Ilo сравненшо с образцом, полученным в соответствии со спосl31313M-ïpoòorèïoì неэначитепьны Микросгруктура материала равновесна и образована равноосными зернами увеличенного размера с равномерно распределенными в обьеме матрицы диспе сными «а бидами титана.

2т т>т

Струнтура порового просгранства не отличается от структуры материала, попученного е соответствии со способом-прототипом

Мин рострукгура материала равновесна и образована равноосными зернами апюминида нинеля, средний размер н оторын превышает среднии размер зерен материала, полученного по способу-прототипу

Струнтура порового пространс1ва идентична набпнэдаемой у материала, полученного в соответствии со спсэсобом — прототипом В микро 3Tp)h Tópe отмечены следы первичной рен ристаппиэации — появление ун:рупненны равноосны: зерен, одна«:о и доля незначительна В обпасги границ нрупны зерен наблюдаются минротрещины

Материал эрэнтеризуется щепееой структурой пор В мин росгрунтуре на1эпюданэтся зерна неправильной фор«1«,k и сипьнораэпичающиеся по размерам "apah Tep u ориентация зерен свидегепьствуют О н Онн урентном росте зерен е условия . неравн эвесной н,ристаппиэации Мин;росгруктурэ в цепом не авноеесна

1785538

Продолжение табл, 2

Характеристика структуры получаемого материала

Ме каническая прочность материала, МПа

Условие проведения изотермической вые,жки

3 Т Тз (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 микротрещины на границе раздела матрица-карбид

Материал 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

8ыдержка не производилась (способпрототип) 22,5

Составитель А,. Макарин

Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 1О I

Заказ 4377 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rlO изобретениям и откры гиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, 4/5