Спеченный композиционный материал

 

Изобретение относится к высокотемпературным материалам на основе карбидов тугоплавких металлов и направлено на повышение их прочности. Композиционный материал на основе карбидов циркония, ниобия или тантала или их твердых растворов содержит графит в виде частиц шарообразной формы диаметром 1-3 мкм, в количестве 1-3 мас.%, при этом равномерно распределенная пористость материала составляет 1-6%, а величина зерна карбидной матрицы - 10-30 мкм. Материал имеет прочность на изгиб до 570 МПа и может использоваться при изготовлении таких высокотемпературных изделий как, например, жаровые трубы и камеры сгорания реактивных двигателей, тепловыделяющие элементы газоохлаждаемых ядерных реакторов и др. 2 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к высокотемпературным материалам на основе карбидов тугоплавких металлов и углерода.

Наиболее близким к изобретению является материал, предназначенный для изготовления испарительного элемента, содержащий 35-40 мас. углерода (пироуглерода), 58-62 мас. карбида циркония и 2-З мас. углеродного волокна [1] Недостатком этого материала является резкое снижение прочности при температурах выше 2000oС.

Цель изобретения повышение прочности спеченного композиционного материала. Для достижения цели изобретения предложен спеченный композиционный материал на основе карбида тугоплавкого металла, содержащий графит, который в качестве карбида тугоплавкого металла содержит карбиды циркония, ниобия или тантала или их твердые растворы с величиной зерна 10-30 мкм, графит он содержит в виде частиц шарообразной формы диаметром 1-3 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. графит 1-3, карбиды циркония, ниобия или тантала или их твердые растворы остальное, причем равномерно распределенная пористость материала составляет 1-6% Материал получают следующим образом.

Графитовые заготовки изотропного пирографита дробят до величины частиц размерами 1-3 мкм и cфероидизируют, придавая им шарообразную форму. После вакуумного отжига графитовые частицы смешивают с частицами карбидов тугоплавких металлов из ряда, включающего карбид циркония, карбид ниобия, карбид тантала или их твердые растворы, в планетарной мельнице, в парафиносодержащей среде, в течение 3-4 часов. После смешивания полученную массу формуют в заданную конфигурацию изделий, удаляют парафиносодержащую компоненту при температуре 250-З00oС и спекают при температурах 2400-2600oС. В таблице 1 приведены значения прочности на изгиб для известного материала прототипа, содержащего минимальное количество свободного углерода, и для граничных условий предложенного композиционного материала на основе карбида циркония. В таблице 2 приведены значения прочности на изгиб для предложенного композиционного материала на основе твердого раствора карбида циркония карбида тантала. Нижний предел по содержанию графита в предложенном материале обусловлен резким снижением его термопрочности. При 1 мас. графита термопрочность материала составляет 5-8 МВт/м но резко падает до 1-2 МВт/м при снижении содержания графита уже до 0,8 маc. При увеличении размера графитовых частиц более 3 мкм, резко падает прочность материала, как вследствии несоизмеримости размера графитовых частиц и частиц карбидной матрицы, так и резкого повышения пористости материала. Аналогичные зависимости соблюдаются и для вышеназванных карбидов из группы, включающей карбиды циркония, ниобия или тантала, а также для их твердых растворов.

Полученные значения прочности материала позволяют повысить работоспособность изготавливаемых из него высокотемпературных изделий.

Формула изобретения

Спеченный композиционный материал на основе карбида тугоплавкого металла, содержащий графит, отличающийся тем, что он в качестве карбида тугоплавкого металла содержит карбиды циркония, ниобия, или тантала или их твердые растворы с величиной зерна диаметром 1-5 мкм или при следующем соотношении компонентов, мас.

Графит 1-3 Карбиды циркония, ниобия или тантала или их твердые растворы Остальное причем равномерно распределенная пористость материала составляет 1-6%

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к износостойким порошковым материалам для режущего инструмента на стальной основе
Изобретение относится к порошковой металлургии

Изобретение относится к получению композиционных покрытий плазменным напылением

Изобретение относится к порошковой металлургии

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению материала для молотка кормодробильной машины

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составу порошкового материала, используемого для газотермического напыления износостойких покрытий

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам, и может быть использовано для изготовления резцов и абразивного инструмента

Изобретение относится к способам получения тугоплавких карбидов, в частности к изготовлению композитов с керамической матрицей, содержащих тугоплавкие карбиды
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам, в которых в качестве связки используются жаропрочные сплавы

Группа изобретений относится к порошковой металлургии, в частности к композиционным вращающимся режущим инструментам и способам их получения. Композитное изделие включает в себя удлиненную часть, состоящую из внешнего участка, содержащего первый цементированный карбид, и внутренний участок, соединенный без флюса с внешним участком и содержащий второй цементированный карбид. По меньшей мере один из числа первого цементированного карбида и второго цементированного карбида содержит гибридный цементированный карбид, который содержит дисперсную фазу цементированного карбида и непрерывную фазу цементированного карбида. По меньшей мере одна из числа дисперсной фазы цементированного карбида и непрерывной фазы цементированного карбида содержит по меньшей мере 0,5 весовых процента кубического карбида на основе веса фазы, включающей в себя кубический карбид. Изделие получено путем приготовления смеси, прессования и спекания. Обеспечивается получение композиционного инструмента, не вступающего в химическую реакцию с обрабатываемым изделием и имеющего высокую твердость и прочность, различные на различных участках, 3 н. и 62 з.п. ф-лы, 12 ил., 7 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к цементированному карбиду для нефте- и газодобывающего оборудования. Цементированный карбид включает твердую фазу, содержащую WC, и связующую фазу, при этом включает WC и связующую фазу, содержащую в % по весу: 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Мо, более 0 и менее 0,5 Nb и 0-0,2 Со. Применяют цементированный карбид в качестве материала, используемого для изготовления компонента регулятора расхода потока нефте- и газодобывающего оборудования. Цементированный карбид характеризуется высокими характеристиками коррозионной стойкости и может быть использован при работе в агрессивной, абразивной и эрозионной среде. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл.

Группа изобретений относится к изготовлению поликристаллического материала и изделий, содержащих этот материал для защиты от повреждений. Способ изготовления поликристаллического материала включает получение гранулированной структуры-предшественника, включающей железо, кремний и источник углерода или азота, нагрев структуры-предшественника, нанесение на основу слоя нагретой структуры-предшественника и охлажение слоя структуры-предшественника. Нагрев структуры-предшественника ведут до температуры по меньшей мере 1350°С. Охлаждение слоя структуры-предшественника ведут до менее 1000°С с получением слоя из поликристаллического материала, состоящего из нанозерен кристаллической фазы железа и кремния со средним размером менее 10 нм и зерен кристаллического материала, включающего углерод или азот. Инструмент включает основу, содержащую металл группы железа, и сплавленный с ней поликристаллический материал, полученный упомянутым способом. Обеспечивается получение поликристаллического материала с высокой износостойкостью и высокой вязкостью разрушения. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к порошку из кермета. Порошок из кермета содержит: a) от 50 до 90 мас.% одного или нескольких твердых веществ и b) от 10 до 50 мас.% металлической композиции матрицы. Массовые процентные данные относятся к общей массе порошка кермета. Металлическая композиция матрицы содержит: i) от 40 до 75 мас.% железа и никеля, ii) от 18 до 35 мас.% хрома, iii) от 3 до 20 мас.% молибдена, iv) от 0,5 до 4 мас.% меди. Указанное содержание металлов от i) до iv), в каждом случае, относится к общей массе металлической композиции матрицы, а массовое отношение содержания железа к никелю находится в пределах от 3:1 до 1:3. В результате порошок образует при термическом распылении устойчивые покрытия без значительных потерь механических показателей износостойкости и кавитационной стойкости или устойчивости в присутствии хлорида. 6 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к получению вольфрамотитановых твердых сплавов. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбида титана в виде продукта электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6, который получен в керосине и дистиллированной воде и имеет средний размер частиц 19,692 мкм и 5,118 мкм соответственно. Обеспечивается повышение качества вольфрамотитановых твердых сплавов. 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам материалов, используемых для изготовления изделий, работающих в печах, тепловых агрегатах. Спеченный жаростойкий материал содержит, мас. %: карбид кремния 17,0-27,0; карбид тантала 25,0-35,0; никель 9,0-11,0; диборид циркония - остальное. Материал характеризуется высокой жаростойкостью. 1 табл.
Наверх