Способ получения дисперсно-упрочненной меди
Сущность изобретения способ включает механическое легирование порошков меди апюмичил и легирующей добавки в качестве которой используютги перекись водорода (Н. О ) мочевина 2 2 ((NHJ ССМ или азотнокислый аммоний (МП N0 ) Логипующля добавка беретсп в КСПИЧРСТГ« до 2.5 рлз прер.1(шающс5м стехиометрически необходимое ДРЧ связывания алюминия в упрочняющие фазы - OKtilA лрбид нитрид алюминия гх,чничесное лоп ропанио проводится в течение не -1 ч Попу ценная гранупированная компоянцип дчор лотся брикетированию Попуфабрикт . нопуч.то горячей экструзией брикетов 1 1ЛГ1 1
Цт11. т",ЛНЯ
- Т„4 ЫЛЧЕС!С,". „
ЛиотеЫ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ Э
Об
ОО Э
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5004856/02 (22) 01.0791 (46) 15.10.93 Бюп. Мя 37-38 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) Ловшенко Ф.Г.; Ловшенко 3 М, Ловшенко Г Ф (73) Могилевский ма.оиностроитепьный институт (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННОЙ МЕДИ (57) Сущность изобретения способ включает механическое пегирование порошков меди алюминия и пегирующей добавки. в качестве которой испопьзуI i >) ИЛ С1И 20ОО88 С1
Регипу ацая добавка берется в копи и.:тя1, до 2.5 раз превь1ша1ощем стехиометрически необкодимое дг» связывания алюминия в упро гнчющ11е фазы— 0vI. д карбид нитрид ап,оминия Л,еканическое и»гнрояание проводится в течение не г."н. е .1 ч Лев пу и;иная гранупированная компс-11о1 i и д 1 ргпется брикетированию Попуфабрик1 1 ;»уча:о1 горячей зкструзией брикетов 1 тт ч 2000882 Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству дисперсно-упрочненной меди. Известен способ получения дисперсноупрочненной меди из порошков меди, вос- 5 становителя, выбранного иэ группы элементов, имеющих низкое значение термодинамического потенциала образования оксида, включающей алюминий, магний, титан, и окислителя, в качестве которого ис- 10 пользуются оксид меди или водв, внутренним окислением путем обработки исходных компонентов в вибромельнице в течение 2-4 ч при амплитуде колебаний 5-6 мм, частоте колебаниИ 25-30 с, степени ° 1 заполнения помольной камеры шарами 6080, отношении объема шаров к объему смеси 4-6 и температуре в помольной камере не более 120 С или аттриторе в течение 3-5 ч при частоте вращения вала 15-20 с, 20 степени заполнения помольной камеры шарами 60-80 . отношении обьема шаров к объему смеси 7-12, температуре в помольной камере не более 120 Си, получением полуфабрикатов горячим прессованием — 25 экструзией при 750-850 С холодно-прессованных заготовок из гранулированных композиций. Окислитель вводится в исходную смесь в количестве, необходимом для связывания восстановителя в оксид, исходя из условия стехиометрии. Роль упрочняющей фазы в этом случае играет оксид активного элемента, образовавшийся в процессе механического легирования. Недостатком способа 35 являются сравнительно низкие физико-ме ханические свойства, обусловлено тем, что при стехиометрическом соотношении в исходной смеси окислителя и восстановителя не достигается полного взаимодействия 40 между ними и в полуфабрикатах наряду с упрочняющим оксидом, образующимся в результате взаимодействия между окислителем и восстановителем, присутствует окислитель и восстановитель в количестве 45 до 15 от их исходного содержания. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения дисперсно-упрочненных сплавов на основе меди, включающий обра- 50 ботку смеси порошков меди. восстановителя,выбранного иэ группы, содержащей алюминий, магний, титан, и окислителя, в качестве которого используется оксид меди. в энергонапряженной мельнице — механи- 55 чвское легирование с последующим компактированием гранулированной композиции и получением полуфабрикатов из холоднопрессованных брикетов методом горячего прессования — экструзией. Причем оксид меди берут в количастве, до 2,5 раз превышающем стехиометрически необходимое для окисления восстановителя, а механическое легирование осуществляют в две стадии. Первая стадия осуществляется в изолированной помольной камере в течение не менее 4 ч, а вторая стадия проводится при подаче в rloMonbHylo камеру водорода в течение не менее 2 ч. Недостатком способа является сложность и длительность техноnorw механического легирования, обусловленная необходимостью проведения процесса в две стадии с подачей на второй стадии обработки в помольную камеру водорода. 4 Целью изобретения является упрощение технологического процесса получения дисперсно-упрочненной меди при сохранении высокого комплекса физико-механических свойств. Указанная цель достигается способом. включающим смешивание порошков меди. алюминия и легирующей добавки, взятой в количестве. до 2,5 раз превышающем стехиометрически необходимое для связывания алюминия в упрочняющую фазу, в помольной камере энергонапряженной мельнице — механическое легирование в течение не менее 4 ч, последующее компактированив полученной гранулированной композиции и изготовление полуфабрикатов экструзией, в котором согласно изобретению в качестве легирующей добавки используется перекись водорода (Н202). мочевина ((NHz)C0) азотнокислый аммоний (NH4NOs). В процессе механического легирования имеют место механохимические превращения. вызывающие распад легирующей добавки и взаимодействие продуктов распада, находящихся в газообразном виде, с алюминием с образованием упрочняющих фаз— оксида алюминия (AI20a), нитрида алюминия (AIN) и карбида алюминия (AlpCa). Введение легирующей добавки в количестве, превышающем стехиометрически необходимое. обеспечивает полное связывание алюминия в упрочняющие фазы, что является необходимым условием получения полуфабрикатов с высоким комплексом физико-механических свойств, В то же время продукты распада легирующей добавки, в состав которых входит водород, азот, оксиды водорода. углерода и азота являются инертными по отношению к основе — меди и не вызывают ее окисление, что исключает необходимость применения второй стадии механического легирования, имеющей место в прототипе. Пример 1. В качестве исходных компонентов взяти пррои ки меди ПМС1, 2000882 Исходная смесь подвер алась механическому лвгированию в вибромельнице при частоте колебаний помольной камеры 20 с -1 . амплитуде колебаний 5,5 мм, степени зэ- 50 полнения помольной камеры шарами 70%, отношение объема шаров к объему смеси 6. Механическое легирование осуществлялось е течение 6 ч. Из гранулированной дисперсно-упрочненной композиции, изготовлен- 55 МоА механическим легировэнием. методом холодного прессования получали заготовки плотностью 75 (. Заготовки подвергали экструзии при 800 С со степенью обжатия 93 (. Полученный материал имеет следуюалюминия ПА4 и перекиси Водорода. Содержание алюминия в исходной смеси составляло 0,57(, по массе, Исходя из условия стехиометрии, расчетное количество перекиси водорода, необходимое для окисления алюминия, составляет 0,47 мас. $, Содержание перекиси водорода. вводимый в смесь, в данном примере в 1,5 раза превышало количество, необходимое для окисления алюминия, и составило 0.705 мас. . При полном окислении алюминия количество упрочняющей фазы Оксида алюминия составляет 0,94 мас. $ или 2,15 по объему. Исходная смесь подвергалась механическому легированию в вибромельнице при частоте колебаний помольной камеры 25с, амплитуде колебаний помольной ка-1 меры 5 мм, степени заполнения помольной камеры шарами 70 . отношении объема шаров к объему смеси 5. Механическое лвгирование проводили в течение 4 ч, Из гранулированной дисперсно-уп рочненной композиции, изготовленной механическим легированием, методом холодного прессования получали заготовки плотностью г5 . ЗагОтовки подвергали экструзии при 750 С со степенью обжэтия 757;, Полученный материал имеет следующие свойства: твердость HB 182, предел прочности при растяжении 790 МПа, относительное удлинение 18%. электропроводность 0ставлявт 887ь от электропроводн асти меди. Пример 2. В качестве исходных компонен ов взяты порошки меди ПМС1, алюминия ПА4. мочевины ((ЙНг)2СО,, Содержание алюминия в исходной смеси составляло 1 мас.%. Исходя из условия стехиометрии, расчетное количество мочевины, необходимое для связывания алюминия в упрочняющие фазь1, которыми являлись оксид алюминия (AI203), карбид алюминия (А!4Сз), нитрид алюминия (AIN), При полном связывании алюминия в упрочняющие фазы общий объем упрочняющей фазы составляет примерно 4,3%. 45 щие сВойства: твердость Н8 255 предел прочит:;т, при растяжении 1160 МПЛ, отно сительное удлинение 7 " . электропроводность 76 от злектропооводности меди. П р и м е о3,,8 качестве исходных компоненточ,çàòû порошки мери ПМС!, алюминия ПА4, эзотнокислгро аммония (ИН4МОз). Содержание алюмини в исходной смеси составляло 0,5 мас.%, Исходя иэ условия стехиометрии, расчетное количество азотнокислого аммония (NH4M03), необходимое для связывания алюминия в УпРочнЯющие фазы составляет 0,35 мас. (з. Содепжэние азот нокислого аммония в данНс! прилаере. в 2,5 раза превышало его колич;.с Во. необходимое для связывания ВЛЮмьцг..1Я „УпРочнЯюЩие фазы, котОРыМИ ЯвлЯлись оксид элюлаинил {AI20g) и нитрид элюаилнл:"., А!Ы) и составляло 0,875 мэс. . При полном связывании алюминия в упрочняюцгие фазы общий обьем их составил примерно 2,15%, Исходная смесь подвергалэсь мехэни låñvTlìó легировэнию в Вибромельнице при частоте колебаний помольной ка-1 меры 30 с, амплитуде колебаний 6 мм, степени заполнения помольной камеры шарами 75,, отноц>ени обьемэ шаров к обьему смеси 8, Ппсц;олж .тельность мехэн;» :, ь<(. .c AT! l4pc91l.!. q cccT l ялэ 5 ч. Из гf, ." < þ llð âë " ой д .сг ерсно- ппочненчой КОМП .Д,Л, ИЗГ.ПГ;ВЛЕННОй МЕХЭН 1ЧЕСКИМ легьрованием. Методом холодного прессования получали заготовки глотно".т ю 80 ь Заготовки подвергали экструзии при 800 С h со стеоен .ю обжали l 90 . Полу ..-н;ый материал имеет следу Мане свойства: TàÅÐдаст ь НВ 185, rlI Räå l прочно.".ти при растяжении 830 МПВ, относительное удлинение 19%, злектропр.водность составляет 89 „от злектропроводности л1еди. В таблице данные физико-механических свойств материалов, полученных по предлагаемому с особу и прототипу. Как следует из сравнения данл ых, пгч веденных В таблице, несмотря нэ исключение из технслоггического процесса второй стадии механического легирования материалы, полученные по предлагаемому способу, по своим физико-механическим свойствам нес:êîëüêî превосходят материалы, изготовленные по прототипу. Таким образом, в данном способе догтигэется цель -- упростить технологический процесс получения дисперсно-упрочненной меди при сохранении Высокого комплекса физико-л1е i ических .- ойс.тв. (56) Патент CLLIA 4315770. Ял 75 Г 12, Авторское свидетельство СС Г Р М 1482770, кл. 8 22 F 3/20. 1986 2000882 Свойства диспергно-упрочненной меди, полученной.пп предлагаемому способу и по прототипу Своиства гплэвов предлагаемыи Относи- Твертель-, дость ное I НВ Элакт ропроI водность Предел прочности при растяжении, Мпа удлинение. ") 34 131 94 89 1160 19 185 8 250 Составитель Ф. Ловшенко Редактор Н. Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор С. ИМкмар Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Могква. Ж-35, Раушская наб . 4/5 Заказ 3101 Производгтвеннп-издательский комбинат "Патент". г Ужгород ул I аrлpина 101 Формула изобретения СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННОЙ меди, включающий смешивание порошков меди, восстановителя, в частности алюминия и окислителя, механическое легирование продолжительностью более 4 ч, компакти рова ние и экструзию, отличаюЭлектропроводость, 7ь т элекропроВОД ности меди 93 87 78 щийся тем, что в качестве окислителя используют вещество, выбранное из группы: перекись водорода. мочевина или азотнокислый аммоний, взятое в количестве, в 2,5 раза превышающем стехиометрически необходимое для связывания алюминия в упрочняющую фазу.
