Способ получения пористых изделий из порошковых материалов

 

Сущность изобретения: способ включает приготовление шихты, радиальноизостатическое прессование заготовки, засыпку ее нейтральной средой с уплотнением 20 - 50 кг/см², спекание в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, охлаждение в нейтральной среде до 300 - 400^oС, использование в качестве шихты смеси металлов IV - VI групп. Периодической системы с бором или углеродом и органическим веществом. Если смесь металлов с бором и углеродом берут в стехиометрическом соотношении, то органического вещества берут в количестве 1,5 - 10% от общего веса смеси. Если смесь металлов с бором и углеродом и органическим веществом берут в стехиометрическом соотношении, то органического вещества берут в количестве 1 - 40% от общего веса смеси. В качестве органического вещества берут парафин, уротропин или каучук. В качестве нейтральной среды используют бор, бориды или карбиды металлов IV - VI групп Периодической системы. 4 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к прессованию твердосплавных порошков, а именно к получению из них пористых изделий, в частности фильтров. При применении предложенного способа получения пористых изделий улучшается качество получаемых изделий (отсутствует коробление и окисление), повышается экономичность способа за счет уменьшения энергетических затрат отказа от дорогостоящих печей для спекания. Это достигается тем, что в известном способе, включающем приготовление шихты, прессование и спекание, шихту готовят из смеси металлов IV-VI групп Периодической системы с бором, углеродом и органическим веществом, осуществляют радиально-изостатическое прессование заготовки, размещают заготовку в реакторе и заполняют нейтральной засыпкой с последующим уплотнением 20-50 кг/см², спекание проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а охлаждение ведут сначала в нейтральной засыпке до 300-400^оС, затем на воздухе. Шихту готовят из смеси металлов IV-VI групп Периодической системы с бором и углеродом, взятых в стехиометрическом соотношении, и органическим веществом, взятым в количестве 1,5-10 мас. Возможно приготовление смеси металлов IV-VI группы Периодической системы с бором, углеродом и органическим веществом, взятых в стехиометрическом соотношении, причем органического вещества взять в количестве 1-40 мас. В качестве смеси металлов IV-VI групп периодической системы используют Tl, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo. В качестве органического вещества используют парафин, уротропин или каучук. В качестве нейтральной засыпки используют бор, углерод, бориды и карбиды металлов IV-VI групп Периодической системы. Конечный продукт получается в соответствии с уравнением Me+E_1-x+ E_nH_m_→ MeE_1-x+ H₂+Q, где Ме переходный металл IV-VI групп Периодической системы, Е С, В, графит. Т. е. если для реакции взяты Tl, B, C₆N₄H₁₂, тогда 12Ti+3B+C₆N₄H₁₂_→ TiB+TiB₂+6TiC+4TiN+6H₂ и конечным продуктом, из которого состоит пористое тело, будет TiB, TiB₂, TiC, TiN или TiB₂ + Ti(C_xN_yB_1-x-y). Уплотнение нейтральной засыпки менее 20 кг/см² не исключает коробления деталей, а при уплотнении более 50 кг/см² коробление исключается, но более высокое уплотнение экономически невыгодно. Охлаждение изделия в нейтральной засыпке до температуры выше 400^оС с дальнейшим охлаждением на воздухе может привести к окислению изделий, а охлаждение ниже 300^оС в нейтральной засыпке с дальнейшим охлаждением на воздухе приведет к увеличению продолжительности процесса, что также экономически невыгодно. Органическое вещество выполняет роль порообразователя и пластификатора. Если взять его в количестве менее 1% от веса всей смеси, то не проявится его смазывающий эффект и порообразующий эффект. Если же органического вещества взять более 40% то в процессе спекания наблюдается растрескивание и коробление спекаемого изделия. Энергетические затраты в предлагаемом способе уменьшаются за счет радиально-изостатического прессования смеси и порошковых компонентов, использования тепла экзотермической реакции, входящего в общий тепловой баланс процесса. Качество готовых изделий улучшается за счет исключения коробления в процессе спекания в засыпке с уплотнением 20-50 кг/см². Нейтральная засыпка и охлаждение в ней до 300-400^оС исключает окисление изделий. П р и м е р. Предложенным способом получали трубчатые фильтры длиной 110 мм, наружным диаметром 20 мм и внутренним диаметром 14 мм. Приготовленную шихту помещали в форму, состоящую из оправки и эластичной оболочки, которую устанавливали во внутреннюю полость эластичного вкладыша. Вкладыш помещали в корпус, в котором выполнена полость для рабочей жидкости. При создании давления в жидкости Р 300 МПа происходит радиально-изостатическое прессование. После этого прессовку помещали в реактор, засыпали нейтральной засыпкой с уплотнением. Инициировали электрическим импульсом реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, в процессе которой происходит спекание при 2500-3500^оС и выделение водорода, улучшающего характеристики защитной среды, которая является нейтральной. По окончании спекания, производили охлаждение фильтра до 300^оС, затем вынимали его из реактора и охлаждали на воздухе до температуры окружающей среды. Результаты обобщены в таблице.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий приготовление шихты, прессование и спекание, отличающийся тем, что готовят шихту из смеси металлов IV-VI групп Периодической системы с бором, углеродом и органическим веществом, осуществляют радиально-изостатическое прессование заготовки, размещают заготовку в реакторе и заполняют нейтральной засыпкой с последующим уплотнением 20 - 50 кг/см², спекание проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а охлаждение ведут сначала в нейтральной засыпке до 300 - 400^oС, затем на воздухе. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовят шихту из смеси металлов IV-VI групп Периодической системы с бором и углеродом, взятых в стехиометрическом соотношении, и органическим веществом, взятым в количестве 1,5 - 10 мас.%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь металлов IV-VI групп Периодической системы с бором, углеродом и органическим веществом берут в стехиометрическом соотношении, причем органическое вещество берут в количестве 1 - 40 мас.%. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют парафин, уротропин или каучук. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нейтральной засыпки используют бор, углерод, бориды и карбиды металлов IV-VI групп Периодической системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1