Способ получения порошкового материала на основе меди с карбидом кремния

 

Сущность изобретения: готовят сплав меди с никелем или титаном и измельчают его до размера частиц карбида кремния, смешивают порошок карбида кремния с металлической составляющей, прессуют смесь и спекают. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству медных псевдосплавов, эксплуатирующихся в условиях повышенного гидроабразивного износа.

Известен алмазосодержащий материал, в процессе изготовления которого готовят цериево-оловянную лигатуру. Затем ее измельчают и смешивают с остальными порошковыми ингредиентами материала. Смесь прессуют и спекают в вакууме. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения порошкового материала на основе меди, содержащего 14,5. . .20,0 мас.% карбида кремния, для удержания которого в металлической матрице используется растворенный в меди никель. Однако из-за неравномерного распределения никеля в смеси и несплошности плакирования карбида кремния на отдельных участках наблюдается разрушение кристаллов SiC с выделением свободного углерода. Это ведет к некоторому снижению стойкости материала к гидроабразивному износу.

Целью изобретения является повышение надежности и ресурса работы в гидроабразивной среде деталей и узлов из медного порошкового материала с карбидом кремния за счет увеличения его стойкости к гидроабразивному износу в результате сохранения частиц карбида кремния при спекании материала.

Это достигается тем, что никель или титан (элементы, удерживающие кристаллы упрочнителя в металлической матрице) предварительно сплавляют с медью и сплав измельчают до размеров, сопоставимых с зернистостью карбида кремния.

П р и м е р 1. В корундизовом тигле в атмосфере гелия при 1470К приготавливают сплав меди с 5,2 мас.% никеля. После охлаждения механически измельчают его до зернистости 35...50 мкм. Полученный порошок смешивают в этиловом спирте с карбидом кремния (размер частиц 20...40 мкм), алюминием 40. . .80 мкм, железом 15...50 мкм и кремнием 30...50 мкм в количествах, указанных в таблице. Прессование цилиндрических заготовок выполняют в неразъемных формах с внутренним диаметром 8,5 мм усилием 49...50 кН со скоростью 2 мм/мин. В качестве смазки используют смесь солей жирных кислот с дисульфидом молибдена. Полученные прессовки высотой 10...13 мм выдерживают в камерной вакуумной печи при 1173 К 15 мин. Металлографический анализ шлифов спеченных образцов свидетельствует об отсутствии следов разрушения частиц карбида кремния: по границам упрочнителя не обнаружены сажистые выделения.

П р и м е р 2. В защитной атмосфере выплавляют сплав меди с 2,3 мас.% титана. Из него приготавливают порошок с размером частиц 60...90 мкм и смешивают в этиловом спирте с карбидом кремния (зернистостью 60...80 мкм), алюминием 40. . .80 мкм, железом 15...50 мкм и кремнием 30...50 мкм. В неразъемных формах спрессовывают цилиндрические заготовки усилием 49...50 кН со скоростью 2 мм/мин. Полученные прессовки диаметром 8,5 мм и высотой 10.. .13 мм спекают в вакуумной печи при 1173 К в течение 15 мин. Следы разрушения кристаллов карбида кремния металлографическим анализом не обнаружены.

П р и м е р 3. В защитной атмосфере выплавляют сплав меди с 6,7 мас.% никеля, приготавливают из него порошок дисперсностью 50...70 мкм и смешивают его в этиловом спирте с карбидом кремния (размер частиц 60...80 мкм), алюминием 40...80 мкм, железом 15...50 мкм и кремнием 30...50 мкм. Затем в неразъемных формах спрессовывают цилиндрические заготовки диаметром 8,5 мм и высотой 10...13 мм. Используют схему одностороннего прессования, скорость 2 мм/мин, усилие 49...50 кН, смазка - смесь солей жирных органических кислот с дисульфидом молибдена. Полученные прессовки спекают в вакуумной печи при 1173 К (15 мин). Сажистых выделений по границам карбида кремния не обнаружено.

Полученные спеченные образцы и материал прототипа испытывают в течение 86,5 ч на установке гидроабразивного износа в условиях: скорость натекания гидроабразивной среды плотностью 1150 кг/м³ на торцовую поверхность образца 2,5 м/c; твердое вещество - песок с размерами частиц 0,01...0,8 мм и микротвердостью 6,8 ГПа, его концентрация 27 мас.%. Через каждые 6 ч работы песок заменяли. Результаты испытаний представлены в таблице.

Представленные данные свидетельствуют о сохранении частиц карбида кремния на этапе спекания по предлагаемому способу и повышении устойчивости материала к гидроабразивному износу. При этом возрастают надежность и ресурс работы деталей и узлов, снижаются затраты на ремонт и экономится материал на основе меди.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ МЕДИ С КАРБИДОМ КРЕМНИЯ, включающий смешивание порошков карбида кремния с металлической составляющей, прессование и спекание, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к гидроабразивному износу, перед смешиванием готовят сплав меди с никелем или титаном и измельчают его до размера частиц карбида кремния.

РИСУНКИ

Рисунок 1