Способ получения брикетов титановых с флюсом

Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к способам получения изделий из порошковых композиций на основе титана, в частности титановых брикетов с флюсом. Может использоваться для легирования титаном алюминиевых сплавов, применяемых в ракетостроительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Из титанового порошка с размерами частиц от 1,0 до 3,2 мм и калия хлористого электролитного с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм готовят двухкомпонентную смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%: титановый порошок - 80, калий хлористый электролитный - 20. Перед прессованием двухкомпонентную смесь перемешивают в течение 30-50 минут, а затем прессуют при удельном давлении 15-17 МПа. Обеспечивается получение брикетов заданной плотности с прочностью, оптимальной для их транспортировки. 2 пр.

 

Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к способам получения изделий из порошковых композиций на основе титана, в частности брикетов титановых с флюсом, которые могут быть использованы для легирования титаном алюминиевых сплавов, применяемых в ракетостроительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности, в которых используются высоколегированные литейные и деформируемые алюминиевые сплавы.

Известен способ получения лигатур для производства алюминиевых сплавов (патент на изобретение РФ №2208656, опубл. 20.07.2003 г., бюл. №20), включающий смешивание грубых порошков активных металлов дисперсностью от 0,1 до 3,0 мм с последующим прессованием. Полученный брикет имеет плотность от 0,5 до 0,95 от теоретической плотности смеси порошков активных металлов. При нагревании в расплаве обрабатываемого металла происходит синтез компонентов брикета.

Недостатком указанного способа является налипание порошковой композиции на стенки матрицы, что нарушает процесс прессования, и ухудшает физико-механические свойства полученных брикетов.

Известен способ получения таблетированной титановой лигатуры для алюминиевых сплавов (патент на изобретение РФ №2636212, опубл. 21.11.2017 г., бюл. №33), по количеству общих признаков принятый за ближайших аналог-прототип. Способ включает смешивание порошков активных металлов и их прессование. В качестве порошков активных металлов используют титановые порошки гранулометрического состава от 0,25 до 0,50 мм в количестве от 25 до 35% и от 1,5 до 2,0 мм в количестве от 40 до 50%, их смешивание совместно с порошками легкоплавкого флюса в количестве не менее 18% и мелассой. Прессование смеси осуществляют при давлении от 250 до 300 кг/см2 с получением брикетов в виде таблетки с ее последующим обжигом при температуре от 80 до 100°С в течение от 60 до 90 мин.

Недостатками известного способа являются низкая плотность получаемых брикетов, неоднородность гранулометрического и химического состава брикетов, налипание смеси на стенки матрицы, что нарушает процесс прессования и как следствие, пониженные физико-механические свойства брикетов. Кроме того, применение мелассы приводит к загрязнению шихты и, следовательно, сплава алюминия, примесями углерода, образующегося в процессе обжига мелассы из спрессованных брикетов в виде таблеток, а также при серийном производстве таблетированной лигатуры с использованием мелассы происходит загрязнение оборудования (налипание связующего ингредиента на инструмент, тару, рабочую камеру смесителя, пресс-инструмент).

Задачами, на решение которых направлено изобретение, устранить налипания смеси на стенки матрицы при прессовании, и получить брикеты титановые с флюсом, однородного гранулометрического и химического состава, без внесения в химический состав шихты вредных примесей.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет получить брикеты титановые с флюсом с заданной плотностью и обладающие оптимальной прочностью, позволяющей осуществить их транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы и использовать для легирования титаном алюминиевых сплавов.

Поставленные задачи решаются тем, что предложен способ получения брикетов титановых с флюсом, включающий приготовление смеси компонентов, содержащей титановый порошок и порошок легкоплавкого флюса с последующим смешиванием смеси и ее прессование в брикеты, новым является то, что в качестве исходных компонентов для приготовления смеси используют титановый порошок с размерами частиц от 1,0 до 3,2 мм и калий хлористый электролитный с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм, двухкомпонентную смесь готовят с обеспечением следующего соотношения компонентов, масс. %:

титановый порошок - 80,

калий хлористый электролитный - 20,

перед прессованием двухкомпонентную смесь перемешивают в течение 30-50 минут, затем прессуют двухкомпонентную смесь при удельном давлении 15-17 МПа.

Использование в качестве исходных компонентов для приготовления смеси титанового порошка с размерами частиц от 1,0 до 3,2 мм и калий хлористый электролитный с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм, и смешивание двухкомпонентной смеси с обеспечением следующего соотношения компонентов, масс. %: титановый порошок - 80, калий хлористый электролитный - 20 в течение 15-30 минут позволяет эффективно перемешать компоненты и при проведении процесса прессования в указанных интервалах удельного давления достичь равномерного распределения компонентов в брикетах титановых с флюсом, и получить брикеты титановые с флюсом, обладающих пористостью и оптимальной прочностью.

При давлении прессования менее 15 МПа прочность брикетов титановых с флюсом недостаточна для транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и хранения, а увеличение давления прессования выше 17 МПа является нецелесообразным, так как не приводит к дальнейшему повышению прочности брикета.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения брикетов титановых с флюсом, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждает следующие примеры осуществления способа.

Пример 1.

В процессе восстановления тетрахлорида титана металлическим магнием губчатый титан получают в виде твердого губчатого блока, который подвергают измельчению с помощью прессового оборудования для комплектования товарных партий определенных фракций (см. кн. Титан. Гармата В.А., Петрунько А.Н., Олесов Ю.Г., Сандлер Р.А., Галицкий Н.В.: Металлургия, 1983, стр. 443-553). В процессе измельчения блока губчатого титана мелкую часть фракций титана с размерами частиц до 12,0 мм используют для получения порошков титана. Массовая доля примесей составляет, масс. % хлора - не более 0,3, азота - не более 0,2, железа - не более 1,5. Мелкую часть фракции с размерами частиц до 12,0 мм подвергают доизмельчению и классификации на фракции. Полученный титановый порошок соответствует требованиям технических условий ТУ 1791-449-05785388-2016. В качестве исходных компонентов при приготовлении смеси для получения брикетов титановых с флюсом используют: титановый порошок марки ТПП-3 с размером частиц от 1,0 до 3,2 мм (ТУ 1791-449-05785388), и калий хлористый электролитный с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм (ТУ 2180-472-0578588). Калий хлористый электролитный является попутным продуктом при производстве магния методом электролиза из карналлита. В электролизер для получения магния и хлора в рабочий электролит состава, масс. %: MgCl2 - 8, KCl - 58, NaCl - 36, Mg - 0,04, заливают из вакуум-ковша расплавленный безводный карналлит в количестве 8,2 тонны на 1 тонну магния, состава, масс. %: MgCl2 - 51,6, KCl - 45,4, NaCl - 2,3, CaCl2 - 0,3, MgO - 0,3, Fe - 0,014, Si - 0,01, Ti - 0,0007, Mn - 0,013, Cu - 0,0008, Co - менее 0,0005, Zn - 0,0022, Cr - 0,002 и другие элементы. Безводный карналлит под воздействием постоянного тока разлагается на магний и хлор. В процессе электролиза в электролизер также подгружают фторид кальция в виде плавикового шпата фракции 0,05 мм и хлорид натрия в количестве 0,328 т на 1 тонну магния, состава, масс. %: NaCl - 99,6, MgCl2 - 0,015, KCl - 0,013, CaCl2 - 0,206, Fe - 0,01, Si - 0,002, Mn - 0,002, V - 0,008, Cu - 0,0005, Co - менее 0,0003, Zn - 0,01, Cr - 0,005. Продукты электролиза - магний извлекают из электролизера один раз в сутки вакуум-ковшом, а хлор отводят по хлоропроводу потребителю. В период электролиза расплав циркулируют в системе сборная ячейка -электролитическое отделение через переточные окна в разделительной перегородке до содержания в расплаве хлорида магния 7 масс. %. Периодически из электролизера откачивают заборным устройством отработанный электролит в стальные короба емкостью 1,5 тонн. Смесь охлаждают, выгружают из короба на инерционную решетку ИР-120, с помощью лоткового питателя подают на наклонный ленточный транспортер и дробят в роторной дробилке. Дробленый отработанный электролит ленточным элеватором транспортируют на инерционный грохот и методом грохочения рассеивают по фракциям менее 3,0 мм, а продукт, оставшийся на сетке, возвращают в дробилку на повторную переработку. Затем направляют элеватором в бункер силосной башни, отбирают пробу на химический и гранулометрический анализы. При соответствии полученного продукта по содержанию компонентов техническим условиям ТУ 2180-472-0578588, калий хлористый электролитный подают в бункер фасовочного комплекса, откуда его затаривают в мягкие контейнера разового использования типа МКР. Затем калий хлористый электролитный загружают в бункер установки рассева с помощью крана мостового, грузоподъемностью 2,0 т. Установка рассева состоит из бункера и сита двухдечного с установленными на нем сетками №2 и №1. Производят рассев калия хлористого электролитного на фракции с размером частиц более 2,0 мм, от 1,0 до 2,0 мм и менее 1,0 мм. Калий хлористый электролитный с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм ссыпают в контейнер. Для приготовления смеси компонетов для получения брикетов титановых с флюсом титановый порошок марки ТПП-3 с размером частиц от 1,0 до 3,2 мм (ТУ 1791-449-05785388) взвешивают на весах ВСДП 1.15.10 «Гранит», предел взвешивания которых 1000 кг, а калий хлористый электролитный с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм (ТУ 2180-472-0578588) взвешивают на весах ВТ-150, предел взвешивания которых 150 кг. После взвешивания титановый порошок в количестве 160 кг (80,0 мас. %) и калий хлористый электролитный в количестве 40 кг (20 мас. %) засыпают в контейнер объемом 0,5 м3. Смесь титанового порошка и калия хлористого электролитного из контейнера в количестве 200 кг загружают в бункер объемом 0,3 м3, из бункера через загрузочную воронку ссыпают в смеситель двухконусный для приготовления двухкомпонентной смеси для получения брикетов. Смеситель представляет собой двухконусный барабан, оборудованный в верхней части загрузочным люком с крышкой, герметично закрывающийся болтовыми соединениями. Нижняя часть барабана закрывается разгрузочным люком, оборудованным запирающим устройством. Вращение смесителя двухконусного осуществляется от электродвигателя через редуктор. Смеситель двухконусный закрывают крышкой на шесть болтов, и производят пуск духконусного смесителя. Барабан начинает вращаться, и титановый порошок и калий хлористый электролитный перемешивают. Продолжительность процесса перемешивания двухкомпонентной смеси 30 минут. После окончания перемешивания производят остановку смесителя двухконусного, и двухкомпонентную смесь из смесителя двухконусного по разгрузочной течке ссыпают в приемный контейнер, и после направляют на прессование. Двухкомпонентную смесь из приемного контейнера кран-балкой, управляемой с пола загружают в бункер пресса. Брикетирование двухкомпонентной смеси производили на пресс-автомате гидравлическом модели ДА 1532БМ усилием 1600 тс в автоматическом режиме. Размеры брикетов были выбраны исходя из усилия пресса и удельного давления прессования 15 МПа. Вес полученных брикетов составил 1,120 кг. Высота брикета 75 мм, диаметр - 86 мм, плотность - 2,69 г/см3. Налипание двухкомпонентной смеси на стенки матрицы при прессовании не наблюдалось.

Пример 2.

То же, что и в примере 1, но продолжительность процесса перемешивания двухкомпонентной смеси 50 минут. После окончания процесса перемешивания производят остановку смесителя двухконусного, и двухкомпонентную смесь из смесителя двухконусного по разгрузочной течке ссыпают в приемный контейнер, и после направляют на прессование. Двухкомпонентную смесь из приемного контейнера кран-балкой, управляемой с пола загружают в бункер пресса. Брикетирование двухкомпонентной смеси производили на пресс-автомате гидравлическом модели ДА 1532БМ усилием 1600 тс в автоматическом режиме. Размеры брикетов были выбраны исходя из усилия пресса и удельного давления прессования 17 МПа. Вес полученных брикетов составил 1,160 кг. Высота брикета 75 мм, диаметр - 86 мм, плотность - 2,55 г/см3. Налипание двухкомпонентной смеси на стенки матрицы при прессовании не наблюдалось.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить брикеты титановые с флюсом с заданной плотностью и обладающие оптимальной прочностью, позволяющей осуществить их транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы, и использовать для легирования титаном алюминиевых сплавов.

Способ получения брикета титанового с флюсом, включающий приготовление двухкомпонентной смеси компонентов, содержащей титановый порошок и порошок легкоплавкого флюса, последующее смешивание смеси и ее прессование в брикеты, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов для приготовления смеси используют титановый порошок с размерами частиц от 1,0 до 3,2 мм и калий хлористый электролитный с размерами частиц от 1,0 до 2,0 мм, причем двухкомпонентную смесь готовят с обеспечением следующего соотношения компонентов, мас.%:

титановый порошок - 80,

калий хлористый электролитный - 20,

перед прессованием двухкомпонентную смесь перемешивают в течение 30-50 минут, а затем прессуют при удельном давлении 15-17 МПа.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении жаропрочных сплавов на основе магния марок МЛ10, МЛ19 и в системах: Mg-Y-Sm-Zn-Zr, Mg-Sn-Zn-Y, Mg-Gd-Y-Zn-Mn, Mg-Y-Zn-Zr, Mg-Gd-Y-Zn-Zr.
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магниевых лигатур, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и в производстве сталей и чугунов.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при получении лигатуры Al-Zr электрохимическим способом, пригодной для промышленного производства.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении лигатур для легирования и модифицирования алюминиевых сплавов, содержащих цирконий и титан.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования серого чугуна. Сплав содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению магниевых лигатур с иттрием, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и алюминия.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования серого чугуна. Сплав содержит, мас.%: хром 15,0-20,0; кремний 5,0-10,0; марганец 2,0-4,0; углерод 2,0-4,0; теллур 1,0-1,5; самарий 1,0-1,5; гадолиний 1,0-1,5; кобальт 10,0-15,0; железо остальное.

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к составам лигатур для рафинирования и модифицирования хромистых чугунов, применяемых для изготовления износостойких рабочих деталей гидронасосов, которые используют в горнорудной и металлургической промышленности для перекачки гидроабразивных смесей в виде пульпы, в том числе радиоактивных.

Изобретение относится к металлургии и касается получения лигатур для борирования стали. Способ включает приготовление смеси ингредиентов, содержащих металлические легирующие элементы, железо и соединения бора, и инициирование химической реакции между ними в инертной атмосфере.

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам и лигатурам, используемым при производстве серого и высокопрочного чугунов. Модифицирующий брикет для чугуна содержит шлам соляных ванн закалочных баков и алюминий в виде стружки при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий в виде стружки 40-30, шлам соляных ванн закалочных баков 60-70, при этом шлам содержит карбонат бария в количестве 36-38%, хлористого калия, хлорида натрия и хлорида магния по 10% и окись магния в количестве 0,5%.

Изобретение относится к способам послойного холодного прессования многослойной детали из литиевых водородсодержащих порошковых материалов в стальной пресс-форме.

Изобретение относится к искровому плазменному спеканию композиционных порошков под давлением. Устройство содержит матрицу и установленные внутри нее с образованием зоны спекания и возможностью формирования в ней прессующего усилия рабочие элементы, выполненные с возможностью подключения к источнику питания с прохождением электрического тока через композиционный порошок.

Изобретение относится к изготовлению плит из керамических и композиционных материалов. Способ включает приготовление экзотермической смеси порошков, прессование смеси в заготовку, помещение ее в пресс-форму, инициирование реакции горения и последующее прессование продуктов горения.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий электротехнического назначения из порошковых композиций на основе углерода с новолачной фенолформальдегидной смолой.

Изобретение относится к области металлургии и может применяться для горячего цинкования металлических изделий, а именно к таблеткам для легирования расплава цинка в процессе горячего цинкования.

Изобретение относится к области материаловедения, а именно к снижению скорости коррозии металлической поверхности изделия. Способ получения защитной оксидной пленки на металлической поверхности включает получение матрицы-основы, выполненной из железного порошка, путем смешивания железного порошка с водой в соотношении 85:15 по массовой доле с получением гетерофазной увлажненной механической смеси, осуществление уплотнения упомянутой смеси при давлении прессования 1,4…1,6 ГПа за счет локализованных сдвиговых деформаций с достижением остаточной пористости 1…3% и пассивацию матрицы-основы с обеспечением защитной оксидной пленки.

Изобретение относится к получению композиционного металломатричного материала, армированного сверхупругими сверхтвердыми углеродными частицами. Способ включает приготовление смеси порошков металла и фуллеритов и ее прессование при давлении 5-8 ГПа и температурах 800-1000°С с обеспечением образования сверхтвердых углеродных частиц.

Изобретение относится к изготовлению металлических изделий с использованием способа, при котором металлический материал не подвергается плавлению. Способ изготовления металлического изделия из сплава на основе титана включает подготовку смеси неметаллических соединений-предшественников, содержащих металлические составляющие элементы в тонкоизмельченной форме с максимальным размером менее 100 мкм, в которой содержание титана больше, чем любого другого металлического элемента, химическое восстановление смеси неметаллических соединений-предшественников для получения исходного металлического материала в виде порошка без плавления исходного металлического материала, причем стадия химического восстановления включает химическое восстановление смеси неметаллических соединений-предшественников путем восстановления в твердой фазе, путем парофазного восстановления или восстановление оксидов путем электролиза расплавленной соли и уплотнение полученного восстановленного материала для получения уплотненного металлического изделия, без плавления первичного металлического материала и без плавления уплотненного металлического изделия.

Изобретение относится к изготовлению расходуемого электрода для выплавки слитков титан-алюминиевых сплавов, содержащих 15-63 мас. % алюминия.

Изобретение относится к прессованию изделий электронной техники из порошкового материала. Устройство содержит расположенное горизонтально основание пресса, нижний пуансон, размещенный основанием на горизонтальной поверхности основания пресса, и верхний пуансон, матрицу с замкнутой рабочей полостью.
Наверх