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Publication number: BE381260A
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Description


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  Procédé pour la transformation de mélanges ou alliages pulvérulents ou compacts entre des métaux et métalloïdes à haute teneur en carbone, à point de fu- sion élevé.      



   La présente invention concerne un procédé pour transformer des mélanges ou alliages, pulvérulents ou déjà rendus compacts, entre des métaux ( carbures) et des   métalloïdes,   à haute teneur en carbone. 



   Il est connu, en dehors des procédés de coulée, de transformer des substances pulvérulentes difficile- ment fusibles ou infusibles, en les additionnant de substances plus facilement fusibles et en tassant ces mélanges dans des moules, aussitôt que la masse est devenue pâteuse sous l'action de la chaleur, sous une   p ression   normale. 



   Mais il est également connu de rendre compactes 

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 des substances pulvérulentes par un procédé de frittage, dans certains cas avec utilisation simultanée d'une faible pression, la pression devant empêcher la masse, qui s'agglutine graduellement, de devenir poreuse. 



   Mais il est nouveau que, par l'utilisation de certaines températures critiques, des substances, telles que les carbures de métaux et métalloïdes, à point de fusion élevé, acquièrent, par l'emploi de pressions critiques déterminées très élevées, des propriétés plastiques telles que, - bien qu'en raison de leur te- neur élevée en carbone, elles ne puissent plus être con- sidérées comme des métaux, - elles se laissent à des pressions élevées pouvant   techniquement   encore être atteintes, travailler de façon analogue à   ceux-ci,   tandis que, sous une faible pression, pour les mêmes températures, on ne peut observer point de phénomènes plastiques.

   Par la mise en valeur pratique de cette propriété, on réussit   t facilement,   conformément au présent procédé, à transformer tous les métaux et métalloïdes à teneur élevée en carbone, de façon sûre, enun temps très court, en corps   résistants   et compacts. L'opération de   trans-   formation doit être considérée comme une opération de fusion pâteuse sous une pression élevée et à une tempé- rature élevée. La pression critique et la température critique ont certaines   relations   entre elles. Des pressions plus élevées exigent des températures un peu plus faibles, toutefois la possibilité de réalisation pratique impose des limites assez étroites. 



   On réalise le procédé en versant les éléments, ou leurs combinaisons, conformément à la composition désirée, en un mélange finement divisé, dans un moule      

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 de compression très réfractaire, avec poinçon. On place ensuite ce moule dans un four, de préférence un four électrique, et on l'y chauffe. Il se produit ainsi, pour autant que cela est possible entre les différents constituants, déjà un alliage ou une combinaison des constituants. 



   Si la température critique est atteinte et si on exerce sur le poinçon une forte   p ression   cor- respondant à la valeur critique, pendant'que le contenu du moule se trouve à la température élevée appropriée correspondante, le contenu du moule commence à devenir plastique, et la pression transforme le métal   pulvérulent   en corps de moulage compacts et résistants. On peut ré-   duire   jusqu'à l'extrème l'opération de chauffage, la compression en elle-même n'exigeant que quelques secondes. 



  Lorsque   .la   compression est terminée, on laisse -refroidir le moule avec son contenu. 



   On peut également réaliser le procédé en partant, non des éléments, mais de leur combinaisons. 



   On peut en outre également le réaliser en partant, non plus d'ailleurs de mélanges pulvérulents, mais de métaux, métalloïdes, ou de leurs mélanges et combinaisons, à forte teneur en carbone, ,frittés ou coulés ou autrement déjà rendus compacts (par exemple par travail à la presse), ces métaux, métalloïdes, ou leurs mélanges et combinaisons pouvant consister aussi bien en pièces non façonnées qu'en pièces ayant déjà subi un façonnage préalable. La transformation peut être réalisée déjà à des températures, qui sont situées bien en-dessous du point de fusion de l'alliage ou combinaison. 



   C'est ainsi que la possibilité de transformation de 

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 tungstène à haute teneur   en   carbone, avec enoiron 5% de carbone, commence déjà à 1800  C   environ   et sous une pression d'environ 150 kg/cm2, qu'il s'agisse de poudre,   ou de   pièces compactes, alors que le point de fusion est d'environ   2800 ,   et que le point de fusion de l'eutectique du tungstène et du carbone est supérieur à   2500.   



   Le refroidissement des corps a lieu avantageuse- ment sous une pression durant jusqu'à ce que les corps soient descendus en dessous de la température critique. 



  Des corps comprimés, en carbures de tungstène, se dé- sagrègent parfois, par exemple lorsqu'on fait cesser la pression au - dessus de la température critique. 



   Il n'est pas nécessaire que la pression soit exercée en même temps que le chauffage ; on obtient le même résultat lorsqu' on n'exerce la pression que lorsque le chauffage au-dessus de la température critique est terminé. 



   En général, il est à recommander de chauffer aussi rapidement que possible, de sorte que le chauf- fage soit terminé en 2 - 3 minutes. Si on n'exerce la pression qu'après le chauffage, la compression s'effectue de façon momentanée. Si on l'exerce déjà pendant le chauffage, la compression est déjà terminée au moment où le contenu du moule dépasse la température cri- tique, qui est nécessaire pour obtenir une compacité, optimum. 



   Pour obtenir, au cours de la fabrication, des corps complètement compacts, il faut maintenir la pression, à une température appropriée, jusqu'à 
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 ce .qU'il ne se produise plus de cor,apressior2 ultérieure. 

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   Les moules consistent, de même que les poinçons de compression, de préférence en carbone. Pour certaines matières difficiles à comprimer, il est recommandable de les comprimer des deux côtés à l'aide de deux poinçons. 



   Des corps, ayant subi un frittage préalable ou ayant déjà été préalablement façonnés ou coulés, peuvent être traités par le procédé de compression décrit ci-dessus en vue d'être rendus compacts. 



   Pour accroître la plasticité, il peut être avan- tageux d'allier les carbures, à haute teneur en carbone, avec de faibles quantités de métaux à point de fusion plus bas, en proportions allant jusqu'à 5% environ. Bien que ces alliages possèdent un point de fusion très élevé, il a été constaté que leur pla sticité est toutefois extraordinairement accrue. Des traces de métalloïdes, en particulier de silicium et de bore, produisent des effets analogues et en même temps un durcissement pour des carbures, par exemple pour du carbure de tungstène. 



   Comme substances, qui peuvent être utilisées pour ces corps, en particulier pour des outils durs, tels que des filières, on peut citer en premier lieu les métaux (carbures) et métalloïdes, à teneur élevée en carbone et à point de fusion élevé, tels que le bore, silicium, zirconium, vanadium, chrôme, tungstène, mo-   lybdène,   tantale, titane. 



   On peut également employer des alliages du bore, du carbone et de l'azote avec d'autres métaux et mé- talloides à point de fusion élevé, par exemple des   alliages   de titane- bore - azote- carbone, ainsi que des combinaisons ou des corps, du genre d'alliages, de 

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 silicium, bore et carbone. 



   Dans tous ces corps, entrant en ligne de compte pour ce   procédé,   le carbone est l'élément constitutif essentiel.

Claims

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R e e n d i c a t i o n s.

1 - Un procédé pour la transformation de mélanges et alliages de métaux, métalloïdes ou de leur combi- naisons, à haute teneur en carbone, en corps compacts, caractérisé en ce qu'on les porte à de telles températures et en ce qu'on les soumet à une pression telle qu'ils acquièrent une nature plastique et qu'en raison de cette plasticité, qui ne se produit que sous l'action de la pression, ils peuvent être comprimés en corps compacts et résistants.

2 - Le procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'on laisse refroidir la masse chaude, comprimée, sous pression, jusqu'en dessous de la température critique.

3 - Le procédé suivant 1, caratérisé en ce qu'on cesse d'exercer la p ression seulement lorsqu!il ne se produit plus aucune compression ultérieure.

4 - Le procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'on verse la sous forme pulvérulente dans le moule de compression.

5 - Le procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'on verse la poudre, sous forme de mélange des éléments constitutifs ou des combinaisons de ceux-ci, dans le moule de compression.

6 - Le procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'on EMI7.2 intrO#z.rit, dans le moule de c071pression, un corps ayant subi un faço'1nage préuluble, ou un.corps fondu, ou un corps fritte.

7 - Le procédé suivant 1 , caractérisé en ce qu'on soumet à la compression des corps, fabriqués par com- pression ou d'une autre manière approprié. <Desc/Clms Page number 8>

80- le procédé suivant 1 , caractérisé en ce que, pour accroire la plasticité, on ajoute à .le, matière, à ?Mute teneur en carbone, des libres, en pro- portions 'allant jusqu'à environ 5%, ou des traces de métalloïdes.

9 - Le procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'on ne haïsse agir la pression qu'après que le moule de compression et son contenu ont atteint la température critique.

100- Le procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'on utilise, comme moule de compression, un moule en charbon artificiel fortement carbonisé.

110- Le procédé suivant 1, caractérisé en ce que le poinçon de compression du moule consiste également en charbon.

130- Le procédé suivant 1, caractérisé en ce qu'on emploie des moules de compression avec deux poinçons, de sorte que le contenu du moule est comprimé de cieux côtés.

R é s u m é succinct.

-------------------------------- Un procédé pour la transformation de mélanges et alliages de métaux, métalloïdes ou de leurs combinaisons, à haute teneur en carbone, en corps compacts, caractérisé en ce qu'on les porte à de telles températures et en ce qu'on les soumet à une pression telle qu'ils acquièrent une nature plastique et qu'en raison de cette plastici- té, qui ne se produit que sous l'action de la pression, ils peuvent être comprimés en corps compacts et résistants.