Способ изготовления пористого материала

 

Использование: для изготовления фильтрующих материалов тонкой очистки или для изготовления армирующих каркасов композиционных материалов с направленными механическими свойствами при заданной прочности, что необходимо, например, в химической промышленности, в криогенной, авиационной и автомобильной технике. Сущность изобретения: способ изготовления пористого материала включает вязание трикотажных сеток, нанесение на сетку дискретных металлических частиц, количество которых составляет 10 90% от веса сеток с дискретными металлическими частицами, формирование пакета сеток, деформирование его и спекание в неокислительной атмосфере при температуре 0,9 1,15 температуры плавления дискретных частиц. Дискретные металлические частицы наносят на сетку с изменением процентного соотношения дискретных частиц и трикотажных сеток по площади сеток, а формирование пакета сеток производят из сеток с различным процентным соотношением дискретных частиц и трикотажных сеток. Деформирование пакета сеток производят во время спекания под нагрузкой, величина которой 1 - 10000 Н.4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологиям получения пористых материалов и может быть использовано в промышленности для изготовления армирующих каркасов композиционных материалов с направленными механическими свойствами при заданной прочности, что необходимо, например, в химической промышленности, в криогенной, авиационной и автомобильной технике.

Известен способ изготовления пористого материала, включающий формирование металлического войлока и последующее деформирование его и спекание при температурах 0,9-0,95 температуры плавления металла волокна [1] Основным недостатком этого способа является невозможность получения высокопористых материалов с удовлетворительной прочностью. Это делает невозможным изготовление, например, фильтров для грубой очистки жидкостей и газов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления пористого материала, включающий вязание трикотажных сеток, формирование пакета сеток, деформирование его и спекание [2] Способ имеет следующие недостатки: невозможность вязания сеток из тонких волокон менее 30 мкм, необходимых при производстве фильтрующих материалов для тонкой очистки жидкостей и газов; необходимость вязания большого количества сеток для изготовления одного изделия, что увеличивает стоимость материала; большая анизотропия механических свойств, которая приводит к трудностям при изготовлении и эксплуатации данного материала.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения обеспечение изготовления более проницаемого материала за счет использования более тонкого металлического волокна, снижение стоимости материала и анизотропии механических свойств за счет использования дискретных металлических волокон.

Это достигается тем, что в способе изготовления пористого материала, включающем вязание трикотажных сеток, формирование пакета сеток, деформирование его и спекание, перед формированием пакета на сетку наносят дискретные металлические частицы, количество которых составляет 10-90% от веса сетки с дискретными металлическими частицами, спекание производят в неокислительной атмосфере, а температуру спекания выдерживают в диапазоне 0,9-1,15 температуры плавления дискретных, частиц.

При этом дискретные металлические частицы наносят на сетку с изменением процентного соотношения дискретных частиц и трикотажных сеток по площади сеток, а формирование пакета сеток производят из сеток с различным процентным соотношением дискретных частиц и трикотажных сеток.

Кроме того, деформирование пакета сеток производят во время спекания.

При этом спекание производят под нагрузкой, величина которой 1-10000 Н.

На чертеже приведена схема, поясняющая способ изготовления пористого материала.

Оснастка, используемая в способе изготовления пористого материала, содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 половины штампа, между которыми располагается пакет 3 сеток, а также ограничители 4.

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве материала для вязания трикотажных сеток используются непрерывные волокна, которые по своим механическим характеристикам могут быть связаны трикотажным способом. Затем на сетку наносятся дискретные металлические волокна или порошок, в зависимости от требуемых свойств изготавливаемого материала. Для осуществления способа пригодны волокно и порошок, полученные любым способом. Например, с целью уменьшения стоимости материала используют в качестве дискретных частиц измельченные отходы вязания сеток, причем дискретные частицы составляют 10-90% от веса сеток. Нанесение дискретных частиц на трикотажную сетку может осуществляться любым известным способом, например воздушным, жидкостным, гравитационном и т.п. Кроме того, равномерность нанесения частиц по площади может изменяться в зависимости от требуемых свойств изготавливаемого материала. После этого сетки с нанесенными на них частицами набирают в пакет, укладывая их друг на друга. При этом дискретные металлические частицы можно наносить на сетку с изменением процентного соотношения дискретных частиц и трикотажных сеток по площади сеток, а формирование пакета сеток производят из сеток с различным процентным соотношением дискретных частиц и трикотажных сеток.

Сформированный таким образом пакет 3 подвергают деформации, помещая между верхней 1 и нижней 2 половинами штампа, и спекают. При этом ограничители 4 определяют предел деформации. Пакет может деформироваться в пресс-форме или в валках.

Спекание проводят в неокислительной атмосфере, определяемой химическим составом спекаемого материала. Температура спекания зависит от требуемых свойств изготавливаемого материала и находится в диапазоне 0,9-1,15 температуры плавления дискретных волокон. При температуре 0,9 температуры плавления проводят спекание материала, если необходима хорошо спеченная волокновая структура. Это может быть необходимо, например, при изготовлении фильтрующих материалов. Проведение спекания ниже указанной температуры приводит к снижению качества контактов в создаваемой структуре и, как следствие, возможности миграции дискретных частиц. Спекание при температуре 1,15 температуры плавления осуществляют, если необходимо расплавить дискретные частицы, чтобы расплавленный металл растекся по более тугоплавким волокнам трикотажных сеток. Это может быть необходимо при изготовлении высокопористых материалов из трудноспекаемых металлов, например алюминия. Однако увеличение температуры выше указанной границы приводит к повышенному испарению металла с поверхности материала и поэтому нежелательно.

При производстве высокопористых материалов применяют спекание под нагрузкой Р.

Экспериментально установлено, что величина пригруза Р изменяется в пределах 1-10000 Па. Применение нагрузки менее 1 Па не позволяет в достаточной степени произвести усадку пакета. Применение нагрузки более 10000 Па усложняет процесс спекания, не приводя ни к какому дополнительному положительному эффекту.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА, включающий вязание трикотажных сеток, формирование пакета сеток, деформирование его и спекание, отличающийся тем, что перед формированием пакета на сетку наносят дискретные металлические частицы, количество которых составляет 10-90% от веса сетки с дискретными металлическими частицами, спекание производят в неокислительной атмосфере, а температуру спекания выдерживают в диапазоне 0,9-1,15 температуры плавления дискретных частиц.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дискретные металлические частицы наносят на сетку с изменением процентного соотношения дискретных частиц и трикотажных сеток по площади сеток.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование пакета сеток производят из сеток с различным процентным соотношением дискретных частиц и трикотажных сеток.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что деформирование пакета сеток производят во время спекания.

5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что спекание производят под нагрузкой, величина которой 1-10000 Н.

РИСУНКИ

Рисунок 1