Способ получения материала, содержащего борид вольфрама



Способ получения материала, содержащего борид вольфрама
Способ получения материала, содержащего борид вольфрама
Способ получения материала, содержащего борид вольфрама
Способ получения материала, содержащего борид вольфрама
C04B35/5805 - Формованные керамические изделия, характеризуемые их составом (пористые изделия C04B 38/00; изделия, характеризуемые особой формой, см. в соответствующих классах, например облицовка для разливочных и плавильных ковшей, чаш и т.п. B22D 41/02); керамические составы (содержащие свободный металл, связанный с карбидами, алмазом, оксидами, боридами, нитридами, силицидами, например керметы или другие соединения металлов, например оксинитриды или сульфиды, кроме макроскопических армирующих агентов C22C); обработка порошков неорганических соединений перед производством керамических изделий (химические способы производства порошков неорганических соединений C01)
B22F2302/05 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2706913:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (RU)

Изобретение относится к получению материалов с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, которые могут быть использованы для защиты от ионизирующего излучения. Способ включает механическую активацию смеси 90–97 мас.% порошка вольфрама и 3–10 мас.% бора, прессование заготовки в режиме холодного прессования плотностью 7000-8500 кг/м3 и нагревания её в среде технического вакуума до температуры 800-1050°C с обеспечением локального инициирования в заготовке реакции горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Обеспечивается получение материала, содержащего борид вольфрама. 7 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению материалов с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и может быть использовано для получения материалов для защиты от ионизирующего излучения.

Известен способ получения порошка борида вольфрама WB [CN 102285661 A, опубл. 21.12.2011], который включает следующие этапы: дозирование, смешивание, отверждение, измельчение, брикетирование, обжиг и измельчение. Порошок оксида вольфрама, порошок карбида бора и порошок B2O3 смешивают с фенольной смолой, смесь отверждают при
40-100°C, после чего измельчают. Полученный порошок брикетируют и затем обжигают при 1350-2000°C в атмосфере аргона или водорода в течение 6-8 часов для получения блоков борида вольфрама. Затем блоки декарбонизируют и измельчают для получения порошка борида вольфрама.

Способ позволяет получить порошок борида вольфрама высокой чистоты. Однако, для его осуществления требуется большое количество времени держать получаемый порошок при высоких температурах в специальных печах, что приводит к большим энергозатратам.

Известен способ получения борида вольфрама [Самсонов Г.В.. Бориды, М.: Атомиздат, 1975. – С. 100], который заключается в сплавлении порошков бора и вольфрама в электрической дуге.

Известен способ получения материала, содержащего борид вольфрама [SertacYazici, BoraDerin. Production of tungsten boride from CaWO4 by self-propagating high-temperature synthesis followed by HCl leaching. - International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. Volume 29, Issue 1, January 2011. – P. 90-95], выбранный в качестве прототипа, который включает самораспространяющийся высокотемпературный синтез смеси порошков CaWO4, Mg и B2O3, и выщелачивание с помощью HCl Mg- и Ca-содержащих продуктов.

Однако, необходимость проведения выщелачивания технологически усложняет процесс получения.

Техническим результатом предложенного изобретения является получение материала, содержащего борид вольфрама более простым способом.

Способ получения борида вольфрама, также как в прототипе, включает приготовление смеси из порошкообразных компонентов, синтез в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Согласно изобретению, механически активируют смесь порошков вольфрама и бора, взятых при следующем соотношении компонентов, мас. %:

W 90-97
B 3–10,

прессуют заготовку в режиме холодного прессования плотностью 7000-8500 кг/м3, нагревают её в среде технического вакуума до температуры 800-1050 °C, локально инициируя в ней реакцию горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет получить материал, содержащий борид вольфрама без проведения операции выщелачивания. Проведение холодного прессования и отсутствие фазы длительной выдержки при высокой температуре снижает временные и энергетические затраты.

На фиг. 1 схема ректора для проведения синтеза материала, содержащего борид вольфрама.

На фиг. 2 представлена фотография образца, полученного при условиях, описанных в примере 1.

На фиг. 3 представлена рентгенограмма образца, полученного при условиях, описанных в примере 1, где пики 1 соответствуют бориду вольфрама, пики 2 - дибориду вольфрама, пики 3 – чистому вольфраму.

На фиг. 4 представлена фотография образца, полученного при условиях, описанных в примере 2.

На фиг. 5 представлена рентгенограмма образца, полученного при условиях, описанных в примере 2, где пики 1 соответствуют бориду вольфрама, пики 2 - дибориду вольфрама, пики 3 – чистому вольфраму.

На фиг. 6 представлена фотография образца, полученного при условиях, описанных в примере 3.

На фиг. 7 представлена рентгенограмма образца, полученного при условиях, описанных в примере 3, где пики 1 соответствуют бориду вольфрама, пики 2 - дибориду вольфрама, пики 3 – чистому вольфраму.

Пример 1.

Смешали порошки вольфрама W марки ПВТ и бора B марки Б-99А в соотношении, мас. %: 95:5. Полученную смесь механически активировали в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 30 Гц. При помощи гидравлического пресса ПЛГ-12 спрессовали заготовку в виде цилиндра диаметром 30 мм, высотой 5 мм и плотностью 8000 кг/м3.

Для проведения синтеза использовали реактор (фиг. 1), содержащий корпус с крышкой 1 вверху. Внутрь корпуса на теплоизолирующую подставку 2 из шамотного кирпича поместили спрессованную заготовку 3. При помощи нихромовой спирали 4, подсоединенной к лабораторному автотрансформатору ЛАТР TDGC2-10, заготовку нагрели до 880°C в среде технического вакуума, предварительно созданного с помощью насоса 5, инициировав, таким образом, реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Температуру контролировали термопарой 6.

В результате был получен образец цилиндрической формы диаметром 30 мм и высотой 5 мм (фиг. 2). По результатам рентгенофазового анализа полученный образец состоял на 82% из борида вольфрама (пики 1 на фиг. 3) на 10 % из диборида вольфрама (пики 2 на фиг. 3) и на 8 % из чистого вольфрама (пики 3 на фиг. 3).

Пример 2.

Смешали исходные порошки вольфрама W марки ПВТ и бора B марки Б-99А в соотношении, мас. %: 97:3, полученную смесь механически активировали в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 30 Гц, спрессовали заготовку диаметром 30 мм, высотой 5 мм и плотностью 8500 кг/м3. Спрессованную заготовку поместили в реактор, в котором нагрели её в среде технического вакуума до 1050°C, таким образом, инициировав нихромовой спиралью реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Был получен образец цилиндрической формы диаметром 30 мм и высотой 5 мм (фиг. 4).

По результатам рентгенофазового анализа полученный образец на 74% состоял из борида вольфрама (пики 1 на фиг. 5), на 14% из диборида вольфрама (пики 2 на фиг. 5) и на 8% из чистого вольфрама (пики 3 на фиг. 5).

Пример 3.

Смешали исходные порошки вольфрама W марки ПВТ и бора B марки Б-99А в соотношении, мас. %: 90:10, полученную смесь механически активировали в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 30 Гц, спрессовали заготовку диаметром 30 мм, высотой 5 мм и плотностью 7000 кг/м3. Спрессованную заготовку поместили в реактор, в котором нагрели её в среде технического вакуума до 800°C, таким образом, инициировав нихромовой спиралью реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Был получен образец диаметром 30 мм и высотой 5 мм (фиг. 6).

По результатам рентгенофазового анализа полученный образец на 25% состоял из борида вольфрама (пики 1 на фиг. 7), на 25% из диборида вольфрама (пики 2 на фиг. 7) и на 50% из чистого вольфрама (пики 3 на фиг. 7).

Способ получения материала, содержащего борид вольфрама, включающий приготовление смеси из порошкообразных компонентов и инициирование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, отличающийся тем, что смесь порошков вольфрама и бора механически активируют при следующем соотношении компонентов, мас.%:

W 90-97
B 3-10,

прессуют заготовку в режиме холодного прессования плотностью 7000-8500 кг/м3 и нагревают её в среде технического вакуума до температуры 800-1050°C с обеспечением локального инициирования в заготовке реакции горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области синтеза новых материалов и может быть использовано в деятельности, связанной с добычей полезных ископаемых, с обрабатывающими производствами, с медицинской промышленностью, для элементов конструкций и механизмов, требующих высокой износостойкости поверхностей.

Изобретение относится к получению магнитно-абразивного порошка. Готовят смесь, содержащую порошки титана, кобальта и бора, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 13,8-27,6 Ti, 55,2-73,6 Со, 12,6-17,2 В.
Группа изобретений относится к получению компактных материалов, содержащих диборид титана, с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам материалов, используемых для изготовления изделий, работающих в печах, тепловых агрегатах. Спеченный жаростойкий материал содержит, мас.
Изобретение относится к получению порошка композитного материала на основе железа и карбида титана методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению керамических композитов на основе тугоплавких боридов металлов IV VI групп периодической системы элементов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), и может быть использовано для изготовления режущего инструмента, тугоплавких и износостойких изделий, мишеней для нанесения композитных покрытий и других целей.

Изобретение относится к технологии получения окислительно-стойких ультравысокотемпературных керамических композиционных материалов состава MB2/SiC, где М=Zr и/или Hf с нанокристаллическим карбидом кремния, которые могут быть использованы в качестве окислительно-, химически- и эрозионно-стойких материалов в потоках воздуха при температурах выше 2000°С, для создания авиационной, космической и ракетной техники, отопительных систем, теплоэлектростанций, а также в технологиях атомной энергетики, в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к неорганической химии и неорганическому материаловедению, конкретно к получению порошковых материалов состава MB2-SiC, где М = Zr, Hf, содержащих нанокристаллический карбид кремния.

Изобретение относится к композиционному материалу, содержащему благородные металлы, и способу его производства. Композиционный материал содержит сплав золота и алюминия и керамику на основе бора с температурой плавления выше, чем у золота, и плотностью, максимально равной 4 г/см3.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к мишени из диборида титана, и может быть использовано при формировании покрытий. Мишень из диборида титана для физического осаждения из паровой фазы содержит углерод и частицы одного или более металлов из группы, состоящей из железа, никеля, кобальта и хрома.
Группа изобретений относится к связующему, которое содержит жидкое стекло и дополнительно фосфат или борат или оба, к способу послойного формирования форм и стержней (варианты).
Изобретение относится к области технологии получения керамики для изготовления диэлектриков конденсаторов, в т.ч. многослойных.
Изобретение относится к способу производства компонента из керамических материалов. Способ включает нанесение множества слоев на основной корпус с помощью трафаретной печати или шаблонной печати, причем слои сформированы из керамического материала, в каждом случае в определенном расположении один над другим, в виде пасты или суспензии, в которую включены порошкообразный керамический материал и связующее, при этом осуществляется формирование области внутри слоя, имеющего определенную толщину и геометрическую форму, из дополнительного материала, который может быть удален при термической обработке и который также наносят в виде пасты или суспензии с помощью трафаретной печати или шаблонной печати, нанесение на и/или формирование на керамическом слое перед нанесением дополнительного керамического слоя электрически функционирующих структур, состоящих из электропроводящего или полупроводящего материала, и спекание слоистой структуры при термической обработке, при этом происходит удаление дополнительного материала и образуется полость, имеющая определенные размеры по ширине, длине и высоте.
Изобретение относится к получению керамических сотовых структур для извлечения диоксида углерода или других газообразных химических соединений из газовых потоков или в качестве каталитических преобразователей.

Изобретение относится к области получения керамики на основе иттрий-алюминиевого граната (ИАГ), активированного редкоземельными элементами: эрбием или иттербием, используемой в качестве подложек для микросхем, оболочек натриевых ламп высокого давления, для изоляторов в термоэмиссионных преобразователях и в оптоэлектронике.

Изобретение относится к получению основных огнеупоров на углеродистой связке, которые могут быть использованы для футеровки кислородных конвертеров, дуговых электропечей и сталеразливочных ковшей.

Изобретение относится к производству проппанта - расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта. Технический результат - вовлечение в производство проппанта различных видов исходных сырьевых материалов, в том числе техногенных отходов, и получение проппанта с кажущейся плотностью 2,2-3,0 г/см3.

Изобретение может быть использовано при изготовлении конструкций из композиционных материалов. Соединительный элемент полого герметичного изделия интегральной конструкции выполнен из УУКМ на основе низкомодульных углеродных волокон и содержит присоединительный концевой участок 1 и металлическую законцовку, снабженную сильфоном.
Изобретение относится к технологии керамических пьезоэлектрических, диэлектрических, ферромагнитных и смешанных материалов на основе фаз кислородно-октаэдрического типа (например, со структурой типа перовскита), применяемых в полупроводниковой, пьезоэлектрической и радиоэлектронной технике, в частности, для изготовления гидроакустических устройств, приборов СВЧ, УЗ диапазонов, а также приборов точного позиционирования объектов (литография, туннельные растровые микроскопы) и т.д.

Изобретение относится к способам получения высокопрочных материалов, а именно композиционной керамики на основе стабилизированного диоксида циркония и корунда с добавлением диоксида кремния.

Изобретение относится к способам изготовления изделий из огнеупорных материалов методом трехмерной печати и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к получению материалов с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, которые могут быть использованы для защиты от ионизирующего излучения. Способ включает механическую активацию смеси 90–97 мас. порошка вольфрама и 3–10 мас. бора, прессование заготовки в режиме холодного прессования плотностью 7000-8500 кгм3 и нагревания её в среде технического вакуума до температуры 800-1050°C с обеспечением локального инициирования в заготовке реакции горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Обеспечивается получение материала, содержащего борид вольфрама. 7 ил., 3 пр.

Наверх