BE679615A - - Google Patents

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Description

  

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   La   présenter invention     est   relative à des compositions réfractaires; elle concerne plus particulièrement le molybdène, le tungstène, le chrome, le rhénium et leurs alliages dans les- quels est dispersé du nitrure d'aluminium, du nitrure de titane, du nitrure de zirconium, du nitrure de tantale, du nitrure d'haf- nium, du nitrure de niobium, du nitrure de vanadium ou un mélange de ces corps. L'invention concerne en outre la préparation de oes dispersions, leur utilisation comme matières réfractaires à des températures élevées ainsi que pour fabriquer des outils coupants, et la préparation des nitrures utilisés dans les dispersions. 



   Les dispersions réfractaires suivant cette invention sont dures et solides, et résistent aux produits chimiques, aux chocs thermiques, aux chocs et aux températures élevées. Elles manifestent une conductivité tant électrique que thermique éle- vée et résistent, de façon supérieure, à l'érosion. Elles peuvent être utilisées dans des applications structurelles, dans des ins- tallations anti-corrosives et anti-érosives pour procédés chimi- ques, pour fabriquer des électrodes à. température élevée, des matrices ou filières, des   guides-fils,   des paliers et des joints -et dans de nombreux autres domaines dans lesquels on utilise, de façon classique, des matières réfractaires.

   Sous la. forme de mè- ches d'outils et d'outils coupants utilisés pour découper, broyer, former, percer et emboutir des métaux ou des alliages très durs, ces dispersions manifestent une grande résistance à l'usure et à. la formation de cratères et résistent au soudage à des pièces de travail qu'elles déooupent, même à des vitesses élevées. 

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   La présente invention fournit une dispersion homogène d'une matière réfractaire constituée d'un métal choisi parmi le molybdène, le tungstène, le chrome, le rhénium et leurs alliages dans lequel est dispersé un nitrure choisi parmi le nitrure de titane, le nitrure de zirconium, le nitrure de tantale, le ni- trure d'hafnium, le nitrure d'aluminium, le nitrure de vanadium, le nitrure de niobium et leurs mélanges. 



   En plus du molybdène, du tungstène, du chrome, du rhé- nium et de leurs alliages, des quantités mineures d'autres agents d'alliage classiques peuvent être utilisées avec ces métaux dans les dispersions de l'invention comme on l'expliquera plus en détail ci-après. 



   Les dispersions de cette invention sont préparés en mélangeant intimement la nitrure à utiliser, sous la forme de très fines particules3 avec le métal à utiliser, également sous la forme de très fines particules, jusqu'à ce qu'une dispersion homogène soit obtenue. Cette poudre homogène peut alors être chauffée et pressée dans la forme désirée et avec le degré de densité désiré. 



   La préparation des dispersions en poudre est importan- te du fait que les propriétés des dispersions réfractaires for- mées à partir de ces poudres dépendant, dans une large mesure, de la composition de la poudre. Par exemple, l'homogénéité de la,dispersion mixte du métal et du nitrure, le calibre particu- laire et cristallin final du nitrure et du métal, et les quan- tités proportionnelles du métal et du nitrure sont critiques pour obtenir les propriétés désirées dans les dispersions ré- fractaires. de cette invention et sont largement déterminées par la poudre qui est utilisée pour former la dispersion réfractai- re. 

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   Le calibre les particules du métal et du nitrure à incorporer dans les dispersions en poudre de cette invention doit être aussi petit que possible. Le calibre maximal parti- culaire préféré est d'environ 5 microns. L'homogénéité désirée de la dispersion est beaucoup plus facile à obtenir lorsque le ca- libre des particules diminue et il est avantageux que les cons- tituants aient un   .calibre   particulaire moyen inférieur à 10 microns. 



   Si les poudres dispersées doivent être utilisées pour former des matières réfractaires très solides pour fabriquer des outils coupants et des mèches, on préfère que le calibre parti- culaire moyen des constituants soit inférieur à 1' micron. Un tel calibre particulaire aide, de façon significative, à obtenir le degré de'solidité, de dureté et de résistance à l'usure. 



   Des dispersions réfractaires peuvent être formées à partir de dispersions mixtes en poudre du nitrure et du métal dans lesquelles il y a environ 1 à 99 parties en volume de ni- trure par partie de métal. Si la quantité de nitrure dans une poudre est inférieure à 1 partie en volume par partie de métal, la dureté d'une dispersion réfractaire faite à partir de cette poudre est inférieure à celle qui   est*désirée.   Des quantités de nitrure dans les poudres supérieures à 99 parties par partie de métal tendent à   diminuer.,de   façon significative, la résistance amé- liorée des matières réfractaired faites à partir de ces poudres. 



   Une quantité préférée de nitrure dans les dispersions en poudre est   entre-1,5   et 19 parties en volume par partie de métal. Le fait de restreindre la quantité du nitrure à moins de 19 parties en volume augmente la probabilité d'obtenir une   conti-   nuité du métal dans la dispersion réfractaire à former, et à son tour, la probabilité d'obtenir une résistance aux chocs, une so- lidité, une dureté marquantes.

   Reciproquement, la présence d'au 

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 moins 1,5 partie de nitrure en volume par partie de métal dans la poudre assure une dureté, une résistance à l'usure, une ré- sistance aux produits chimiques, etc., dans une dispersion faite à partir de cette poudre, lesquelles caractéristiques la rendent très intéressante pour des usages réfractaires tels que des outils coupants et des mèches. 



     .L'une   des formes de réalisation   préféréé   est une dis- persion en poudre dans laquelle les particules de nitrure sont séparées les unes des autres par des particules du métal. Cela empêche ou diminue l'agglomération ou la formation d'agrégats des particules de nitrure distinctes pendant la fabrication des dispersions réfractaires. 



   Une autre forme de réalisation préférée est une dis- persion dans laquelle les particules distinctes sont unifor- mément dispersées dans le métal qui est présent sous la forme d'une phase ou d'un véhicule continu séparant les particules distinctes de nitrure. Une telle distribution du métal procure ordinairement des propriétés mécaniques très améliorées dans une dispersion réfractaire, la rendant beaucoup plus intéressante à utiliser pour fabriquer des outils coupants et des mèches. 



   Une autre forme de réalisation préférée est une dis- persion mixte ou interdispersion dans laquelle il y a un degré limité d'interliaison dans un véhicule continu, ou réseau, de deux des principales phases de l'invention. Dans une telle   struc-   ture, à la fois la phase nitrure et la phase métal sont continues   ' de   façon mixte, un réseau interpénétrant de chaque phase étant   s@multanément   présent. De telles compositions montrent la plu-   @art   des propriétés marquantes lorsque les cristallites indivi- luelles des réseaux interpénétrants, bien que reliées l'une à 
L'autre, restent tout à fait petites et discernables.. 

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   Il doit être noté qu'une distribution du nitrure et du métal telle que décrite dans les trois précédents paragraphes n'est pas essentielle, étant donné que des matières réfractaires re- marquables peuvent être produites en l'absence d'une telle dis- tribution. 



   Il est souhaitable que le nitrure et le métal utili- sés possèdent tous deux un degré élevé de pureté chimique. En particulier il est souhaitable d'éviter la présence, dans l'un et l'autre constituants, d'oxygène, de carbone, d'azote, de bore, de silicium ou de soufre soit sous forme non-combinée, soit sous forme de composés ayant une énergie libre de formation par atome inférieure à celle des oxydes, des carbures, des nitrures, des borures, des siliciures ou des sulfures correspondants de molyb- dène, de tungstène, de chrome, de rhénium ou de leurs alliages. 



   D'autres éléments ou composés de ce genre sous une forme et en quantités qui réagiraient avec ou dissoudraient le métal utilisé pendant la fabrication de la dispersion réfractaire, de telle manière qu'ils donnent au métal un caractère cassant non souhai- table, doivent également être évités. 



   Il est certaines fois difficile de préparer et de maintenir les poudres très finement divisées de cette inven- tion complètement exemptes d'impuretés telles que l'oxygène et le carbone. C'est pourquoi'il est souhaitable, certaines fois, d'ajouter de petites.quantités de métaux qui forment des compo- sés thermodynamiquement stables avec des impuretés telles que l'oxygène ou le carbone. Ces métaux agissent donc comme des agents internes d'appropriation.      



   Les métaux qui conviennent pour un tel usage sont généralement ceux dont les oxydes ou les carbures, tels que l'aluminium, le thorium, le tanthane, le titane, le zirco- nium et le vanadium ont des.énergies libres de formation très élevées. On en utilise ordinairement une quantité qui 

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 dépasse   légèrement   la quantité   stoéohiométrique   requise pour la réaction avec l'oxygène, le carbone ou d'autres impuretés 
Des quantités un peu plus grandes de ces agents d'ap- propriation peuvent être utilisées s ils forment des alliages en solution solide ou des composés intermétalliques de P.F.   éle..   vé, stables avec les métaux de liaison.

   Les quantités utilisées peuvent donc être comprises entre quelques dixièmes   %   en poids et 
10 ou même 20   %   en poids par rapport au poids de   la hase   métal- lique. 



   Par exemple l'aluminium est un agent d'appropriation particulièrement intéressant. Il forme un oxyde très stable du point de vue thermodynamique et réfractaire, Al2O3, qui est capable, simultanément, de retenir les impuretés de carbone en formant de   l'oxycarbure   d'aluminium AlOC et de se combiner avec les métaux de liaison de l'invention pour former des alliages et composés intermétalliques réfractaires, et de point de fu- sion élevé. De plus, un excès quelconque d'aluminium qui ne se combine pas avec le métal de liaison ou avec les impuretés est séparé par distillation à l'état de vapeur pendant la fabrica- tion des dispersions réfractaires. 



   Des quantités mineures d'agents d'alliage utilisés de façon classique avec le molybdène, le tungstène, le chrome 'et'le rhénium peuvent également être utilisées dans les disper- sions aussi longtemps qu'elles sont retenues sous forme de so- lution homogène avec le métal, laquelle solution a la structure cristalline du métal. Des quantités de ces agents d'alliage qui formeraient des composés   intermétalliques   ou des phases cristallographiques nouvelles doivent être évitées.

   Les pour- centages autorisés de tels agents peuvent être déterminés suivant ce critère, en consultant les diagrammes appropriés des phases dans des textes métallurgiques standard .,Par exemple, de telles 

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 quantités admissibles d'agents classiques, telles que jusqu'à 
1 % de fer dans le tungstène, jusqu'à 30   %   de fer dans le   chro   me, de petits pourcentages de fer, de titane ou de zirconium dans le molybdène et même de plus petites quantités de nickel et de   cobalt, peuvent   être employées. 



   . Les   nitrures   d'aluminium, de titane,-de tantale, d'hafnium, de zirconium, de niobium ou de vanadium peuvent être utilisés seuls ou en   combinaison'l'un   avec l'autre dans les dis- persions. Lorsqu'on les utilise en combinaison, on notera sou- vent que des interactions de degré variable se produisent entre ces nitrures. Cela peut englober la formation de solutions so- lides, la formation de composés de nitrures mixtes, ou de com- binaisons de ceux-ci. On   comprendra   que les buts de l'invention sont atteints à la fois lorsque de telles interactions ont lieu et dans les cas où les divers nitrures restent sous leurs formes distinctes initiales.

   En ce qui concerne les propriétés des dispersions obtenues telles que la résistance à l'usure, les propriétés mécaniques, et les caractéristiques réfractaires, les simples mélanges, les solutions solides, et les composés mix- tes de nitrure se comportent tous de la même façon. 



   D'autres composés réfractaires chimiquement stables tels que le nitrure d'uranium, le nitrure de   bore,   le nitrure de béryllium, le nitrure de cérium et le nitrure de thorium peuvent être utilisés pour remplacer une partie du nitrure de titane, du nitrure   de . tantale,   du nitrure de zirconium, du nitrure d'haf- nium, du nitrure de vanadium, du nitrure de niobium, ou du ni- trure d'aluminium ou de leurs mélanges .

   Des carbures   réfrac-   taires chimiquement stables, tels que le carbure de titane, le carbure de zirconium, le carbure de tantale, le carbure de nio- bium et des oxydes réfractaires chimiquement stables tels que la magnésie, l'oxyde de zirconium, l'alumine et l'oxyde de 

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 thorium peuvent également être utilisés pour remplacer   partiel- ;   lement les.nitrures. Certains ces borures réfractaires les. plus stables du point de vue chimique, tels que les monoborures de titane ou de zirconium,peuvent également être utilisés.      



   Il est essentiel, cependant, qu'un nitrure de titane, de tantale, de zirconium, d'hafnium, de vanadium, de niobium, d'aluminium ou leurs mélanges soit toujours présent sous forme de l'un des constituants non métalliques dans les dispersions, en quantités d'au moins   5 %   en volume de la phase non   métalli-   que des compositions de l'invention, et de préférence en quan- tités supérieures à 5 %. Généralement les compositions sont amé- liorées proportionnellement à la quantité des nitrures essentiels qui sont ajoutés, au moins jusqu'au point où une phase continue de   nitrare   est formée dans les compositions solides. Le critère nécessaire pour assurer que cela soit vrai pour la plupart des compositions préférées est discuté. 



     Il   est aussi essentiel que les composés réfractaires utilisés comme additifs ne soient pas de ceux qui réagissent avec les métaux de liaison de manière à les rendre cassants, ou qui les décomposent en éléments dont la présence ne peut être tolérée pour la même raison. 



   En général, le critère à suivre pour choisir des com- posés additifs est que leur point de fusion dépasse 1600 à   180000.?   tandis que leurs énergies libres de formation à partir des élé- ments constituants doivent être plus grandes que les énergies libres des composés qui seraient formés par disproportionnement du composé additif et par réaction des éléments constituants avec le métal liant. 



   Par exemple, Al2O3 ast un additif satisfaisant lorsqu' on l'emploie avec des compositions liées par du tungstène du fait que son l'énergie libre de formation dépasse sensiblement les . 

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 énergies libres combines de l'alliage tungstène-aluminium, et de l'oxyde tungstique qui résulterait de son disproportionnement et de la réaction de ses constituants avec le tungstène. Le carbo- ne de titane est un additif approprié pour une composition liée par du molybdène, car son énergie libre de formation dépasse les énergies libres combinées de formation de l'alliage titane-molyb- dène et du carbone de molybdène qui pourraient résulter de leur disproportionnement et de la réaction avec le molybdène métallique de liaison.. 



   Un texte standard quelconque de référence qui renseigne sur les énergies libres de formation des alliages de métaux,   des ,   composés intermédiaires et des carbures, nitrures et bornes ré- fractaires peut être consulté afin d'obtenir des renseignements nécessaires pour l'application de ce critère. 



   Il est à noter, cependant, que de petites quantités d'additifs, y compris ceux qui peuvent réagir par disproportion- nement, ne sont pas absolument écartées des compositions de l'in- vention. Par exemple, il serait possible d'ajouter une   petits   quantité de carbure'de tungstène à. une composition liée par du tungstène de l'invention, même si une réaction de disproportion- nement entre le tungstène de liaison et le carbure de tungstène pouvait arriver, pour former le oomposé W2C. Mais lorsque de tel- les réactions peuvent arriver, il est nécessaire de restreindre la quantité de n'importe quel additif à des quantités qui sont peti- tes par rapport à la quantité des métaux de liaison de   l'inven-   tion dans la composition particulière employée.

   Une telle res- triction empêche la fixation d'une quantité de métal liant qui réduirait la solidité de la dispersion réfractaire et la ren- drait indésirablement cassante. 



   La quantité d'additif réfractaire à utiliser sera, de préférence; inférieure à une quantité suffisante pour former un réseau interpénétrant de l'additif et pour empêcher la forma- tion d'un réseau des nitrures essentiels. 

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   La formation d'un réseau continu   ne'   dépend pas seule- ment des fractions volumiques relatives du nitrure et de l'addi- tif, car elle est influencée également, d'une manière considéra- ble, par le calibre des particules ou le calibre des cristallites des nitrures relativement aux particules d'additifs. Donc, si des particules grossières de l'additif sont utilisées, par exemple des particules d'un calibre de 10 microns, conjointement avec des particules très finement divisées des nitrures essentiels en question, par exemple des particules d'un calibre compris entre 
20 et 100 millimicrons, il se formera un réseau interpénétrant lié essentiellement par les nitrures essentiels. Cela est vrai   - même   lorsque les nitrures sont présents en quantités aussi pe- tites que   5 %   de la phase non métallique. 



   Comme on préfère, de façon générale, utiliser des ad- ditifs ayant un calibre particulaire de moins   d'un   micron, des      quantités plus grandes de nitrures essentiels, de l'ordre de 
20 % de la phase non-métallique, sont habituellement nécessi- tées pour obtenir la continuité désirée. De façon similaire, si le oalibre particulaire du nitrure essentiel   à   utiliser est plus grand que 20 millimicrons, il peut devenir nécessaire d'utiliser le nitrure en quantités aussi grandes que 50   %   ou davantage de la phase non-métallique pour assurer la.liaison préférée du ni-. trure de la phase continue non-métallique. 



   Un critère général à suivre pour la formation de ce type préféré de structure est que le produit de la fraction vo- lumétrique et de la surface spécifique des nitrures essentiels soit approximativement égal, ou de préférence supérieur, au pro- duit de la fraction   volumique   et de la surface spécifique de . l'additif à   utiliser..En   suivant convenablement ce critère lors- qu'on choisit les compositions, on obtient ordinairement le type préféré de structure. 

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   Comme la   s@ucture   est également déterminée   jusqu!a   un certain point par les vitesses d'accroissement des cristaux qui se développent pendant la fabrication, cependant, il n'est pas   néoes-   saire d'appliquer ce   critère   d'une façon tout à fait rigide, Dans des circonstantces particulièrement favorables, dans lesquelles la vitesse d'accroissement   d@   réseau de nitrures.

   dans les conditions de fabrication employées, dépasse fortement la vitesse d'accrois- sement ou la vitesse de recristallisation de l'additif   employé,   des quantités des nitrures essentiels considérablement inférieu- res à celles correspondant au critère mentionné ci-dessus peuvent être employées et le réseau interpénétrant préféré lié par les nitrures de la phase non-métallique sera encore formé. 



   Préparation des métaux. 



   Les métaux qui peuvent être utilisés dans les disper- sions de l'invention sont le molybdène, le tungstène, le chromer le   rhénium,   et leurs alliages. Ces métaux avec le degré de pureté re- quis peuvent être obtenus à partir de sources commerciales ou -peuvent être préparés de manière classique. Un procédé approprié 'de préparation de ces métaux à incorporer dans les dispersions est la réduction à l'aide d'hydrogène à basse température de l'oxyde de métal correspondant. 



   Dans la préparation de molybdène et de tungstène dont ' les oxydes sont un peu volatils à température élevée, il est pré- férable d'employer une réduction en deux étapes. L'oxyde est d'abord réduit en un oxyde de valence inférieure ,comme le bio- xyde de tungstène ou le bioxyde de molybdène à une température inférieure au point de fusion de l'oxyde,   60000   environ par exem- ple. La réduction est ensuite complétée à une température'élevée de 900 C environ par exemple, qui est assez basse pour éviter une agglomération ou un frittage excessif de la poudre métallique. 

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   La réduction sera suivie par des broyages dans un agent liquide inerte et, si nécessaire, d'une purification µ l'aide d'acide chlorhydrique. De cette manière, le métal pur peut être obtenu sous forme de poudre, de préférence avec une surface spécifique plus grande que 1 m2/g, qui le rend appro- prié pour une dispersion mixte ultérieure avec le nitrure d'alu- minium. 



   Pour éviter de devoir purifier, il est souhaitable- que les agents de broyage utilisés lors du broyage soient faits du même métal que celui qui est préparé. 



   Préparation des nitrures. 



   Les nitrures utilisés dans l'invention peuvent être préparés par une méthode classique quelconque. 



   Dans un procédé de préparation, un hydrure finement broyé de titane, de zirconium, de-tantale ou-d'hafnium ou de l'aluminium, de vanadium ou du niobium métallique finement divi- sé ou un .mélange de ces corps, est placé dans un fourneau   étanohe   aux gaz,   à   température élevée. L'air est évacué du fourneau en purgeant pendant une demi-heure environ avec une atmosphère tel- le que de l'azote ou de la vapeur d'ammoniac pur. La température du fourneau est alors augmentée à la vitesse d'environ 250 C par heure tout en maintenant une atmosphère telle que de l'azote ou de l'ammoniac dans le fourneau'. Lorsqu'on élève la température d'environ 700 à 1000 C, la température est maintenue pendant une période de temps suffisante pour pouvoir terminer la formation, à température plus basse, du nitrure formé.

   Cela empêche une agglomération excessive des métaux formés par la décomposition des hydrures ou des métaux eux-mêmes s'ils étaient utilisés comme précurseurs. La température est alors élevée   à   environ 1100 C et est maintenue à cette valeur pendant de 1 à 16 heures tandis qu'on maintient un   courant d'ammoniac   à travers le four- neau. La température est alors élevée à nouveau   à   environ   1200C,   

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 sous une atmosphère telle que l'ammoniac ou de l'azote, et est   maintenue   pendant une période de 1 à   8 heures.   



   Le fourneau est alors refroidi à la température ambian-   te;,   et de produit enlevé. On a constaté que ce traitement   thermi-   que en trois étapes élimine les problèmes que pose une aggloméra- tion excessive qui peut se produire si la température est amené directement à la température finale de   1200 C,   mais   permet en@re   la conversion virtuelle complète de l'hydrure de métal en   n@ru-   re correspondant à une température inférieure. 



   Lorsque la réaction est effectuée dans ces concilions, on constate que la totalité de ces nitrures métalliques peuvent être préparés sous forme de cristaux de nitrure dont les dimen- sions sont colloïdales. Bien que ces derniers s'agglomèrent, jus- qu'à un certain point, en amas, le degré d'agglomération n'est pas énorme et un cycle.de broyage relativement court dans un sol- vant inerte tel qu'une huile de type hydrocarbure ou de l'acéto- ne suffit pour briser les agrégats de façon à n'en'laisser sensi- blement que leurs derniers cristaux. 



   Après le broyage, on peut désirer purifier le nitrure par traitement à l'acide par exemple, pour éliminer les impure- tés recueillies pendant le broyage par attrition de l'agent de broyage. Si on désire obtenir un taux d'oxygène très faible, le nitrure peut être réduit dans une atmosphère telle que l'am- moniac craqué, pour éliminer toute trace d'oxygène recueilli pen- dant le processus de purification. ' 
Pour éviter de devoir purifier, on préfère utiliser un agent de broyage, tel que des boulets, du même métal que celui avec lequel le nitrure doit éventuellement être dispersé. 



   Lorsqu'on nitrure de l'aluminium, il est souhaitable de mélanger de 1 à 25 % en volume, par rapport à l'aluminium présent, d'une matière finement divisée ayant un point de fusion élevé, in- timement, avec les paillettes d'aluminium pour empêcher l'aluminium 

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 de former une phase fondue lorsque la température dépasse son point de fusion. Des matières appropriées pour un tel usage sont les oxydes de molybdène, de tungstène, de chrome, d'aluminium, le      nitrure d'aluminium et les sels d'aluminium qui se décomposent en oxyde d'aluminium, tels que l'aoétate d'aluminium, 
En présence de telles matières à point de fusion éle- vé, la température réactionnelle peut être élevée à 1200-1500 C.   '  , pour compléter la réaction.

   Lorsqu'on utilise du molybdène, du tungstène, du chrome, une température supérieure   à 1400 0   est recommandée pour décomposer les nitrures de ces métaux qui sont . présents et pour éliminer les impuretés résiduaires telles que le carbone ou l'oxygène qui peuvent être présentes dans les mé- taux. Cependant, comme des températures élevées tendent à augmen- ;      ter le calibre particulaire du nitrure d'aluminium qui se for- me, il est préférable de restreindre la température à 1400 C ou au dessus et d'utiliser des composés   à   point de fusion élevé tels que l'oxyde ou le nitrure d'aluminium. 



   Pendant la préparation du nitrure d'aluminium on pré- fère également maintenir une température supérieure à 900 C. A   des températures   plus basses, la réaction requiert de longues périodes de temps pour se terminer, et le nitrure d'aluminium formé est si réactif du point de vue chimique qu'il est diffici-   le   d'empêcher sa réaction avec la vapeur d'eau de l'air.   Cepen..   dant, du nitrure d'aluminium formé à des températures un peu plus basses peut être utilisé si le contact avec   l'humidité   atmos- phérique est évité pendant la manipulation. 



   Préparation des dispersions en poudre. 



   Les interdispersions des métaux aveo les nitrures et d'autres composés réfractaires si on le désire, sous forme d'une poudre, constituent l'une des formes préférées de cette invention. Le nitrure d'aluminium, le nitrure de titane, le nitrure de zirconium, le nitrure de tantale, le nitrure   d'haf-   nium, le nitrure de vanadium, le nitrure de niobium ou leurs mélan- ges, et d'autres composés réfractaires comme on le désire, peuvent, 

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 être disperses de facon mixte ou   interdispersés   avec la. poudre métallique de   n'impcte   .quelle manière   appropriée@   par   exem-   ple par mélange dans un solvant du type hydrocarbure ou de l'acétone, dans un broyeur à colloïdes ou un broyeur à boulets .      



  Des périodes de broyage dans un broyeur à boulets allant de 24 à 500 heures se sont révélées satisfaisantes. 



   Comme le nitrure de l'invention est difficile à puri- fier, il est souhaitable d'employer des agents de   broyage,tels   que des boulets, du même métal que celui avec lequel le nitrure ; est dispersé. Le broyeur peut être'de ceux qui sont revêtus d'une matière élastomère telle que du néoprène, qui n'est pas amolli ou attaqué par le fluide de broyage. 



   Après le broyage du mélange jusqu'à homogénéité, le fluide de broyage peut être éliminé par lavage avec un solvant approprié, tel que de   l'hexane,et   séchage sous vide. Une analyse chimique peut être effectuée à ce stade et, si d'appréciables quan- tités d'oxygène, de carbone, ou d'azote sont combinées avec le métal dans une forme quelconque autre que les composés réfrac- taires stables mentionnés précédemment, les poudres peuvent être réduites pour éliminer ces impuretés. Cette réduction est de préférence effectuée au dessous de 1000 C avec de l'hydrogène pur très sec. 



   Le calibre moyen des particules peut aisément être déterminé par examen des poudres   interdispersées   en utilisant un microscope optique pour les particules de gros calibre et un microscope électronique pour les plus petites particules. 



  Dans les dispersions en poudre préférées la surface par cm3 de matière solide est d'environ 3 à 180 m2. La surface par cm3 peut être déterminée en divisant la surface spécifique par la densité de la matière solide dans la dispersion.. 

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     ?réparation   de dispersions réfractaires. 



   Les interdispersions des métaux avec les nitrures et les autres composés réfractaires que l'on peut désirer sous la forme d'un solide constituent une autre forme préférée de l'in- vention. Un procédé représentatif pour former ces dispersions      consiste à chauffer et à presser les dispersions en poudre jus- qu'à obtenir presque la densité théorique, sous vide ou en présen- ce d'une atmosphère inerte telle que de   l'azote de   l'hélium,   '. de   l'hydrogène ou de l'argon. 



   La température de pressage dépend de la quantité de      métal employée, de son état de subdivision et de la composition et de l'état de subdivision du nitrure. De façon générale, les températures sont comprises entre 3/10 ét 9/10 du point de fu- sion, exprimé en degrés Kelvin, du constituant métallique et doivent être d'au moins   1600 C   et pas supérieures à 2200 C. 



   Plus la quantité de nitrure utilisé est grande, et plus la'pression' utilisée est basse, plus la température de fabrication doit   être-   élevée.' ' 
Le temps que la matière compacte passe à la tempéra-   . ture   la plus élevée utilisée et sous   la:pleine   pression employée varie suivant la température de pressage, la composition, et l'état de dispersion. Généralement le temps varie de quelques secondes à 30 minutes ou davantage. 



   La pression employée varie également suivant la   tem-     ,pérature   et la méthode de fabrication utilisées et la composition et l'état de dispersion, mais est'comprise généralement entre environ 35 à plus de 420 kilogrammes par cm2. 



   Les combinaisons utilisables de conditions de pres- sage seront plus complètement illustrées dans les exemples dans la suite du présent mémoire.' 

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U n autre procédé d'interdispersion des constituants   l'un   avec l'autre, avant la préparation d'une interdispersion solide consiste à précipiter le métal utilisé sur des fines particules préalablement préparées du   niarure   utilisé. Le métal peut être précipité, par exemple, sous forme   d'un hydroxyde' ou     d'un   oxyde hydraté et le mélange homogène obtenu peut ensuite âtre réduit dans une atmosphère riche à la fois en azote et'en hydrogène, telle que de   l'ammoniac   craqué..

   Cela permet la ré-   duction   des oxydes qui sont présents sans apporter un changement dans les nitrures utilisés. 



   Après qu'une dispersion réfractaire ait été préparée, les calibres des particules des constituants peuvent être dé- terminés en faisant une coupe métallographique, en attaquant la coupe avec un produit chimique approprié, et en examinant la surface avec un microscope en utilisant un microscope optique ou un   microscope   électronique suivant le cas. Lorsqu'on utilise un microscope électronique, on fabrique d'abord une replique classique en carbone ou en matière plastique de la surface et les mesures sont ensuite faites sur la replique. 



   Le calibre particulaire moyen des constituants d'une   disparsion   réfractaire doit être inférieur à 50 microns. Dans ,les formes de réalisation plus préférées,le calibre particulai- re moyen est inférieur à 10 microns, et dans les formes de réa- lisation les plus   préférées,   le calibre particulaire moyen est inférieur à un micron. 



   La nature de l'interdispersion, du nitrure   avec   le métal et les dimensions du métal dans les dispersions   réfrac-   taires sont en fonction des conditions de fabrication et de la fraction volumique employée aussi bien que la nature de la ma- tière de départ.

   Une certaine agglomération des particules de nitrures se produit, mais comme mentionné précédemment,l'une ' des formes de réalisation préférée est celle dans laquelle 

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 la majeure partie des particules de nitrure sont séparées l'une ,de 1'autre-par un véhicule métallique continu donnant une disper- sion homogène et uniforme de particules de nitrures distinctes. comme mentionné précédemment, l'une des formes de réa- lisation les plus préférées est une dispersion   réfraotaire   dans laquelle.il y à un réseau ou véhicule continu mixte de   cristalli-   tes distinctes très finement   divisées .de   la phase métallique et des particules de nitrure à la fois, de telles cristallites ayant un calibre'particulaire moyen inférieur à un micron. 



   Plus particulièrement, dans ses aspects préférés, on désire que l'homogénéité de la dispersion soit telles que la distribution du nitrure ou du métal dans la dispersion réfrac- taire soit répartie sur une échelle de 100 microns carrés. Par cela on veut dire qu'un balayage métallographique ou un balaya- ge de photographie au microscopique électronique, comme on   en'uti-   lise, de façon classique dans la métallurgie pour examiner la structure des alliages montrera à la fois le nitrure et le mé- tal présents à l'intérieur d'une zone carrée qui n'a pas plus de 32 microns de   c8té   et de préférence pas plus de 10 microns de côté.

   De plus, dans la forme de réalisation préférée, cha- que carré de 10 microns de côté qui est examiné montre sensi- blement les mêmes caractéristiques structurelles que chaque au-' tre région de ce genre dans la dispersion dans les limites classiques de distribution statistique. la présence d'une phase continue du métal dans les dispersions réfractaires préférées peut être déterminée en mesu- rant la résistivité électrique de la dispersion.

   Comme les ' composés réfractaires utilisés dans cette invention possèdent une résistance électrique plus élevée que le molybdène, le tungstène, le chrome, le rhénium ou leurs alliages si les compo- sés réfractaires ont une distribution telle'qu'elle brise la continuité du métal, la résistivité électrique de la dispersion 

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 réfractaire sera de 10 à 100 fois plus élevée que si le métal est continu. Réciproquement, si un conducteur électrique tel que le molybdène, le tungstène, le chrome ou le rhénium a.une . distribution suivant une phase continue dans une dispersion réfractaire, la résistivité électrique de la dispersion sera '   inversement-proportionelle   au volume et à l'épaisseur du tra- jet continu du constituant métallique.

   Une continuité appré- ciable'du métal dans une dispersion réfractaire est indiquée par une résistivité électrique spécifique inférieure à envi- 
 EMI19.1 
 ron un ohm-centimètre et, danses dispersionsjréfractaires préférées, la résistivité électrique spécifique est inférieu- re à environ 0,05   ohm-centimètre. ,   ' 
Il est habituellement pnssible, par inspection des specimens métallographiques convenablement préparés des compo- sitions de l'invention, de déterminer et de montrer lequel d'en-   , tre   eux contient le réseau de nitrure interpénétrant préféré.

   Si      le calibre des cristallites est de l'ordre d'un micron ou davan- tage pour les divers composants de la structure, l'existence d'un tel réseau peut être observée directement dans un micros- cope optique,'en utilisant une puissance de 1000 ou 2000 fois. 



   Si certaines unités structurelles, ou toutes les unités struc- turelles, sont sensiblement plus petites qu'un micron, la struc- ture.peut être examinée par des techniques d'examen de photo- graphie de répliques au microscope électronique en utilisant des procédés classiques. 



   Une technique similaire à celle utilise pour déter- ! miner la continuité de la phase métallique peut être utilisée pour déterminer si les nitrures essentiels forment ou ne for- ment pas un véhicule ou réseau continu. Par exemple, des compo- sitions dans lesquelles du tungstène ou du molybdène est utili- sé comme métal liant et du nitrure de titane comme nitrure principal essentiel peuvent être expérimentées de cette maniè- re.

   Il peut y avoir, présents, d'autres nitrures choisis parmi 

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 les nitrures essentiels mentionnés, comme du   nitrure   d'aluni- nium, ainsi que des additifs appropriés comme de   l'alumine.   Dans ' ces compositions, le tunsgtène est de préférence extrait en faisant réagir la composition avec une solution de brome -étha- nol qui n'attaque pas les nitrures, oxydes et carbures. La con- ductivité électrique de la structure partielle obtenue peut alors être déterminée.

   Comme l'alumine est un non-conducteur, comme l'est le nitrure d'aluminium, la présence d'une conductivité ap- préciable dans une telle composition est une indication d'un ré- seau continu de nitrure de titane, qui est un semiconducteur ayant une conductivité électrique   appréciable.même     à   température ambiante. 



   Les dispersions réfractaires de cette invention ont une ,densité en excès de 90 % de la densité théorique et de pré- férence en excès de   95 %   de la densité théorique. Ces dispersions réfractaires qui doivent servir pour fabriquer des outils cou- pants ont plus préférablement   une   densité en excès de 98 % de la densité théorique et sont sensiblement exempts de pores lors- qu'on les examine par des procédés métallographiques. La densité' théorique est calculée en supposant que les volumes spécifiques de constituants individuels sont additionnés. 



   La densité des dispersions réfractaires peut être déterminée par 'une technique quelconque pour déterminer le poids et le volume simultanés du composé. Très simplement le poids peut être déterminé avec une balance analytique sensible et le volu- me peut l'être par déplacement de mercure ou d'eau. 



   On doit comprendre que les aspects mis en relief pré- cédemment concernant la structure, la pureté, la densité,   1'homogénéité   et la continuité du métal des dispersions réfrac- taires sont tous des facteurs qui contribuent à donner à ces dispersions des propriétés améliorées. Cependant les résultats 

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 le3 plus intéressants'sont obtenus lorsque toutes ces caracté- ristiques sont présentes   simulténément.   La forme de réalisation de l'invention que l'on préfère le plus est constitué par une mat tière réfractaire de ce genre sous la forme d'un outil coupant ou d'une mèche. 



   Une telle composition réfractaire est une de celles dans lesquelles des particules de nitrures distinctes et des particules distinctes d'autres oomposés   réfractaires,si   on en utilise, ayant un calibre moyen inférieur à un micron,   sont,de   façon homogène, dispersées dans un. véhioule continu de molyb- dène, de tungstène, de chrome, de rhénium ou de leurs alliages de telle sorte que l'uniformité de la distribution se fasse sur une échelle de'moins de 100 microns carrés. Le calibre moyen des cristaux de métal dans la composition est inférieur   à   un micron et la continuité du métal est telle que la composition ait une' résistivité électrique inférieure à 0,01 ohm-centimètre.

   La   quan-   tité de nitrure et des autres composés réfractaires, si on en utilise est de 1   à   19 parties en volume par partie de métal, et la densité de la composition est en excès de 99 % de la densité théorique. Les métaux les plus préférés pour réaliser un tel   com-'   posé sont le molybdène et le tungstène. Parmi, les mélanges de composés préférés réfractaires, on peut citer le nitrure de titane et le nitrure d'aluminium, le nitrure de titane et l'oxyde d'aluminium; des mélanges ternaires de nitrure   d'aluminium ,  de nitrure de titane et d'oxyde d'aluminium; et des mélanges d'un, de deux ou des trois ensemble de ceux qui viennent d'être'cités avec du carbure de titane. 



   EXEMPLE   1.'   
94 grammes de particules broyées dans un broyeur à bou-   lets d'm oalibre   de 250 millimicrons d'hydrure de titane sont char- gés dans des nacelles d'alumine et placés dans un fourneau en purgeant pendant 30 minutres avec de l'azote pur, après quoi 

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 l'atmosphère du fourneau est remplacée par de l'ammoniac, ' et cette nouvelle atmosphère est maintenue tout au long du trai-      tement ultérieur. La température du fourneau est augmentée, à raison de 250 C par heure, jusqu'à une température de   1000 C   et      le   fourneau   est maintenu à cette température pendant 3 heures. 



  La   température   est alors élevée à 1100 C et maintenue pendant 16 heures, âpres quoi elle est élevée   à     1200 C   et cette tempéra- ture est maintenue pendant   6   1/2 heures. Le fourneau est refroidi. jusque température ambiante et on recueille un total de 114 g de produit sous forme d'une poudre finement divisée. Cela repré- sente 97,8 % du rendement espéré d'une réaction pour former du nitrure de   titane.   L'analyse chimique montre que le produit con-   tien.1   17,91 % d'azote,   0,47 %   d'oxygène, le restant de la compo-   sition   Ôtant du titane.

   La surface d'azote de cette poudre est      de 0,3 m2/g et l'examen aux rayonx X montre qu'elle est   cons-        tituéo de nitrure de titane d'un calibre moyen des   oristallites   de 84 millimicrons. Aucune autre phase n'est présente. 



   50,8 grammes de cette matière sont chargés dans un broyeur à boulets en acier revêtu de caoutchouc d'une contenance de 1,1 litre avec 9,45 grammes de tungstène métallique finement divisé ayant'un calibre particulaire de 100 millimicrons au moins et 2500 grammes d'éléments de carbure de tungstène contenant 6 % de   oobalt.   Les éléments de carbure de tungstène et de cobalt ont      environ 6,35 mm de diamètre et 6,35 mm de long et ont la forme de petits cylindres. On charge   également,dans   le   broyeur,350   cm3 d'une huile du type hydrocarbure de point d'ébullition élevé ayant un point d'éclair de 85 C.

   Ce broyeur tourné sur des rou- leaux   revêtus   de caoutchouc pendant une période de 24 heures à      une vitesse de   60'.     tour@minute.   La dispersion poudreuse fine- ment divisée obtenue de nitrure de titane et de tungstène métal- lique est recueillie dans le broyeur et séparée des éléments de 

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 carbure de tungstène et de cobalt en forme de joncs, séparée , de la plus grande partie de   l'huile   par décantation, et lavée jusqu'à être complètement exempte d'huile par six lavages à 'l'hexane. Elle est alors séchée dans un four à vide.

   L'analyse chimique détermine, dans la composition   finale,environ   18,7 parties en volume de nitrure de titane, et environ 0,3 partie en volume de carbure de tungstène, par partie en volume   d'un.   métal constitué de 98 % en volume de tungstène et de 2 % en volume de cobalt. Le carbure de tungstène et le cobalt sont recueillis par attrition des éléments en forme de joncs pen- dant le broyage. 



   25 grammes de cette poudre sont placés dans un moule cylindrique de carbone, la température du fourneau est élevée à 1000 C et une pression de 280 kg/cm2 imposée. La température du fourneau est alors augmentée tandis qu'on maintient cette près- sion jusqu'à une température finale de 2000 C. et maintenue  lien-        dant une période de 5 minutes. L'échantillon est alors enlevé du fourneau. La dispersion réfractaire obtenue   suivant   l'invention est coupée avec un diamant en spécimens pour tester la résistance à la rupture transversale, la résistance aux chocs,, la dureté 
Rockwell et la densité. Une coupe est également usinée pour former   une piève@rapportée   d'un outil de coupe de métaux.

   La résistance      à la rupture transversale est de 3390   kg/cm2,   sa résistance aux chocs de 6,66 kg/cm2 environ, sa dureté   Rockwall   A de 90,5. La densité est de 6,11 g/cm3, ce qui représente   97,8 %   de la   densi-   té de 6,25   g/cm3   à laquelle on s'attendait pour cette composition. 



   Cette composition forme un outil de coupe excellent sur acier 4340, même à une vitesse de surface de 450 mètres par minute. 



   EXEMPLE 2. 



   40,2 grammes de la poudre de nitrure de titane de l'exem- ple 1 et 47,7 grammes d'une poudre de tungstène métallique d'un calibre de 100 millimicrons sont placés dans un broyeur à boulets, avec la même quantité d'éléments de carbure de tungstène et de 

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 cobalt et d'huile du type hydrocarbure qu'à l'exemple 1.' Le broya- ge est effectué de façon similaire, .ainsi que la récupération du produit final. La dispersion intime obtenue suivant l'invention con- tient, d'âpres l'analyse chimique   effectuée,environ   3,0 parties en volume de nitrure de titane et environ 0,05 partie en volume de carbure de tunbstène par partie en volume d'un métal constitué de 99,6 % en volume de tungstène et de 0,4 % en volume de cobalt. 



   33 grammes de cette poudre sont placés dans un   cylindre ' ,   de carbone et pressés dans l'installation décrite à l'exemple   '   n  1, dans les mêmes'conditions de pressage. La dispersion   réfrap-   taire obtenue de l'invention possède une résistance à la   rupture .   transversale de 5810 kg/om2, une résistance aux chocs de 10,29   kg/cm2   environ, et une dureté Rockwell A de 88,3. La densité est de   8,79     g/om3;   ce qui représente 98 % de la densité théorique de   8,97   g/cm3 espérée pour cette composition. 



   L'examen métallographique de la composition réfractai- re montre une interdispersion de nitrure de titane et de carbure de tungstène dans un alliage tungstène-cobalt. Le calibre   particu- '   laire moyen des cristaux d'alliage est compris entre 0,4 et   0,8   mi- cron et le calibre particulaire moyen du nitrure de titane est d'environ 0,5 micron. 



   L'examen métallographique de la dispersion montre éga- lement que l'alliage tungstène-cobalt et le nitrure de titane son- tous deux présents dans un carré de   10   microns de coté et sur 1Q.' régions de 100 microns carrés examinés, neuf montraient ces mêmes caractéristiques structurelles. , 
La résistivité électrique de la dispersion est d'envi- ron 0,01 ohm-centimètre. Cette faible valeur de la résistivité électrique indique que la continuité du métal dans cette disper-      sion réfractaire n'est pas interrompue par du nitrure de titane. 

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   Une pièce rapportée d'outil coupant constituée de cette composition est testée sur de l'acier 4340, en utili- sant une profondeur de coupe de 1,5875 mm et en faisant va- rier la vitesse de surface à laquelle on effectue la coupe. 



  A une vitesse de surface de 150 mètres par minute, après 3 minutes de coupe, l'usure du taillant est de 0,152 mm envi- ron, la profondeur du cratère formé de 6,35 microns et la largeur du cratère de'0,5588 mm. A une vitesse de surface . t 300 mètres par minute, après une expérimentation de 1 minute, l'usure du taillant est de   0,127     mm,   la profon- deur du cratère de   12,7   microns et sa largeur de   0,6604   mm. 



  Même à une vitesse de surface de   450   mètres par minute, l'u- sure du taillant, après une minute de coupe, est comprise   en-   tre 0,1524 mm et 0,381 mm pour diverses faces différentes de la pièce rapportée de l'outil, tandis que   la.largeur   du cratère est de 0,4064 mm et la profondeur du cratère de 50,8 microns. 



    EXEMPLE 3.. -    
93,2 grammes d'hydrure de zirconium broyés dans un broyeur à boulets sont.placés dans des nacelles d'alumine et placés dans un tube d'alumine froid. Le tube est balayé avec. de l'ammoniac plus de l'azote. Tout en maintenant un.courant   '   d'ammoniac, le tube est chauffé à   1000 C   en l'espace de 3 heu- res. Il est maintenu à   1000 C   pendant trois heures et la tem- pérature est alors élevée à 1100 C et maintenue à cette valeur pendant   16   heures..'Enfin, il est chauffé à   1200 C   et mainte- nue pendant 8 heures, refroidi à 250 C, enlevé de la zone chaude du fourneau sous azote 'et refroidi à la température ambiante. 



   . L'analyse   chimique,de   cette matière donne 11,28 % d'azote, 0,27 % d'oxygène et 88,2 % de zirconium. 

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   L'examen aux rayons X montre que cette matière est' constituée de nitrure de zirconium ayant un calibre de cris- tallites de 160 millimicrons, comme indiqué par l'élargissement des raies. 



   67,4 grammes de cette poudre de nitrure de zirconium et 9,6 grammes d'une poudre de tungstène   métalliue   finement divisée sont broyés pendant. 24 heures dans un broyeur à bou-   let6en   acier recouvert de caoutchouc d'une contenance de 1,1 litre, rempli à 40% de son volume de bâtonnets cylindriques de carbone de tungstène contenant 6 % de cobalt de 6,35 mm de diamètre et de 6,35 mm de long. Le broyeur contient également 
350 cm3 d'une huile du type hydrocarbure de   poin   d'ébullition élevé. La vitesse de broyage est de 60 tours par minute. La ré- cupération des poudres mixtes de tungstène métallique et de ni- trure dé zirconium se fait comme décrit dans les exemples pré- cédents.

   Cette dispersion en poudre est pressée à chaud dans les conditions décrites aux exemples 1 et 2 et la dispersion réfractaire obtenue suivant   l'invention   est analysée. Elle con- tient environ 19 parties en volume de nitrure de zirconium par partie en volume de tungstène et à une densité de   7,37   g/cm3 qui représente   96 %   de la densité théorique à laquelle on s'attend pour cette composition, Sa dureté Rockwell A est de 87,8, sa résistance aux chocs de 3,016 kg/cm2 et sa résistance à la rupture transversale est de 3640 kg/cm2. 



   Cette matière réfractaire est façonnée de façon à obtenir une pièce rapportée d'outil coupant et utilisée comme outil coupant sur de l'acier 4340.   n   utilisant une profondeur de coupe de 1,5875 mm et en faisant varier la vitesse de cou- pe, on observe qu'à une vitesse de coupe de 152 mètres en sur- face par minute, en utilisant une durée de coupe de 3 minutes, l'usure du taillant est de 0,1651 mm, la largeur du cratère est de 0,508 mm et la profondeur du cratère est de 

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 20,32 microns. A une vitesse de coupe de 304 mètres en surfa- ce par minute après une minute de coupe, l'usure du bord cou- pant ou .taillant est de 0,127 mm, la largeur du cratère de. 



  0,508 mm et la profondeur du cratère est de 12,7 microns.      



  Même à des vitesses de 456 mètres en surface par minute, après une minute de coupe, l'usure du taillant n'est encore que de 0,889 mm, la largeur du cratère de 0,762 mm et la profondeur de cratère de 88,9 microns. 



   EXEMPLE 4. 



   52,2 grammes du nitrure de zirconium de l'exemple 3 et'48,3 g   d'une   poudre de tungstène métallique finement divi- sée, sont broyés en utilisant l'équipement et les conditions décrites à l'exemple   3.   



   40 grammes de cette sont pressés, en utilisant les conditions mentionnées dans les exemples 1 à 3, et la disper-' sion réfractaire obtenue suivant l'invention est constituée de 3 parties en volume de nitrure de zirconium par partie en volume de tungstène. La résistance à   la.   rupture de cette matiè- re réfractaire est de 5355 kg/cm2, sa résistance aux chocs est de 6,864 kg-mètre/cm2 , et sa dureté Rockwell A est de 85,9. 



   Sa densité est égale à 9,73 g/cm3, ce qui correspond à 96 % de la densité théorique ,qui est de 10,15 g/cm3, que l'on   pou:-   vait espérer pour cette composition. 



   Cette matière réfractaire est testée sous la forme d'une pièce rapportée d'un outil coupant sur de l'acier 4340 dans les conditions décrites dans l'exemple précédent. A une vitesse de coupe de 152 mètres én surface par minute, on cons- tate que l'usure du taillant est de 0,2032 mm, la largeur du cratère est de 0,5588 mm et la profondeur de cratère de 25,4 microns après 3 minutes de coupe. A une vitesse en surface de 
304 mètres/minute, l'usure du taillant est de 0,2032 mm, la largeur de cratère est de 0,5334 mm et la   profondeur' de   cratère est de 25,4 microns. 

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   EXEMPLE 5. 



   68,4 grammes du nitrure de zirconium de l'exemple 3 et 1,77 grammes de chrome métallique pur d'une granulométrie de -0,44   mm,sont   broyés dans un broyeur à boulets en acier gar- ni de caoutchouc d'une contenance de 1,1 litre, rempli à 40 % de sa capacité avec des boulets ou billes d'acier d'un diamètre de   4;732   mm et contenant 350 om3 d'une huile de type   hydrocar-   . bure à point d'ébullition élevé. Le broyage est effectué à une vitesse de 60 tours par minute et continué pendant   14   heures. La poudre finement divisée a recueilli 0,86 grammes de fer par at- trition des boulets d'acier du broyeur. Cette poudre est récupé- rée et purifiée comme décrit dans les exemples précédents.

   L'ana- lyse chimique montre qu'elle contient 96,4 % en volume de nitru- re de zirconium,   2,5 %   en volume de chrome métallique et de   1,1 %   en volume de fer. Ainsi la composition de cette matière réfractai- re est de 26,8 parties en volume de nitrure de zirconium par'par- tie en volume d'un alliage constitué de 70 % en poids de chrome et de 30 % en poids de'fer. 



   28 grammes de cette matière sont'pressés sous une pression de   280   kg/cm2 imposée initialement à une température de 1000 C, maintenus sous cette pression, tandis que la tempé- rature est élevée à   1700 C,   maintenus à cette température pen- dans 5 minutes, refroidis et enlevés de la presse. La dis- persion réfractaire obtenue suivant l'invention a une résistan- ce'à la rupture transversale de 7521,5 kg/cm2, une résistance aux chocs de 5,824 kg-mètre/cm2, une dureté Rockwell A de 87,8 et une densité de 6,74 g/cm3, ce qui représente 96 % de la den- sité théorique de 7,10 grammes/cm3 à laquelle on pouvait s'at- tendre pour cette composition.

   Cette matière constitue'un bon outil de coupe à,une vitesse en surface de 152 mètres/minute sur de l'acier   4340   en utilisant une profondeur de coupe de 

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 1,587 mm. Après 3 minutes de coupe dans ces conditions,   l'usu-   re du taillant est de 0,381 mm, la largeur de cratère   de:0,508   mm et la profondeur de cratère de 6,35 microns. ', 
Cette matière est également une matière de co.'struc- tion exceptionnelle à des températures élevées, car   e:.le   possè- de une excellente résistance à l'oxydation à des températures poouvant aller jusqu'à 1100 C inclus, tout en gardant une frac- tion sensible de sa résistance à la rupture à température am- biante, même à des températures élevées. 



   EXEMPLE   6.   



   679,5 grammes de poudre de tungstène métallique sont placés   danun   broyeur à boulets en acier d'une capacité de 3,78 litres rempli jusqu'à   40 %   de son volume de boulets d'acier de   4,762   mm. Cette substance est recouverte de   1700   cm3 d'un hydrocarbure à point d'ébullition élevé ayant un point d'éclair de 170 C, et broyée pendant une période de 3 jours à une vitesse de 60 tours/minute. La poudre de tungstène métallique est sé- parée par sédimentation et centrifugation de l'huile et lavée deux fois avec de l'hexane, puis avec de   'l'acétone,   et,enfin avec de l'eau. Elle èst traitée avec un mélange de 1 litre d'aci- de chlorhydrique concentré et de 1,5 litre d'eau distillée, et chauffée pendant une heure à 90 C.

   Cette opération est effec- tuée pour dissoudre le fer recueilli pendant le broyage. Elle est admise à rester, tout en remuant avec le mélange acide chlor- hydrique-eau, la nuit entière. Elle est ensuite centrifugée pour récupérer le tungstène et pour séparer celui-ci-du fer dissous qui a été éliminé par le traitement à l'acide et lavée avec une solution   de HCl   0,1 normale jusqu'à élimination du fer. 



   Cela requiert 5 lavages. Elle est ensuite à noùveau lavée avec 

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 de   l'eau   distillée jusqu'à élimination des ions chlorure,, et séchée dans un four à vide. La poudre de tungstène ainsi obtenue a   uneurface   azotée de 3,0 m2/g, ce qui correspond à une taille particulaire individuelle d'environ 100 milli- microns. L'analyse chimique donne 98,91   %   de tungstène métal- . lique,   q,6 %   de fer et   0,66 %   d'oxygène. 



   77,2 grammes du tungstène métallique   finementdivi-   sé sont mélangés avec 32,6 grammes du nitrure de titane de l'ex- emple 1, et le mélange est broyé' pendant une période de 3 jours dans un broyeur à boulets garni de caoutchouc d'une contenance de 1,1 litre rempli à 40 % de- son volume de boulets d'alumine de 6,35 mm et contenant 350 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé. La récupération de   lpoudre   cons- tituée de tungstène ,et de nitrure de titane sous forme d'une dispersion,du broyeur et sa séparation de l'huile de type hy-   , drocarbure   se font comme décrit dans l'exemple précédent. 



   44 grammes de cette dispersion sont pressés à une tem-   ' pérature   de   22000C,   en utilisant un temps de maintien de 1 minute et une pression de, 280   kg/cm2.   La dispersion réfractai- .re obtenue suivantl'invention contient 1,5 partie en volume de nitrure.de titane par partie en volume de tungstène et a une résistance à la rupture transversale'de 7420 kg/cm2, une résis- tance aux chocs de 11,856 kg-mètre/cm2 et une dureté Rockwell 
A de 87,5 . Sa densité est de 10,93 g/cm3, ce qui représente 99,6 % de la densité théorique à laquelle on s'attend pour cet- te composition. 



   Cette dispersion réfractaire constitue un outil de .coupe excellent sur de l'acier, même à des vitesses de 304 mè- tres en surface par minute et cette dispersion constitue également un bon outil de coupe sur du fer coulé, en raison de   srésis-   tance aux chocs élevée, de sa faible usure, et de sa tendance à former des cratères   faible ,.   

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    EXEMPLE 7.    



   77,2 grammes du tungstène métallique préparé comme décrit à l'exemple 6 sont chargés dans un broyeur avec   36 gram-   mes de nitrure du zirconium préparé comme décrit à l'exemple 3; Le broyage et la récupération des poudres broyées de l'hui- le sont effectués comme décrit dans l'exemple précédent. 45   gr@m-   mes de la dispersion en poudre mélangée intimement obtenue de tungstène et. de nitrure.de zirconium sonpressés à une temp ra- ture de 2100 C avec un temps de   maintien,de-3   minutes en tili- sant une pression de 420 kg/cm2.

   La dispersion réfractaire obtenue a une résistance à la rupture de 7000 kg/cm2, une ré-   ,sistance   aux chocs de 9,672 kgrmètre/cm2, une dureté Rockwell A de 86,5 et. une densité de 10,79 g/cm3, ce qui représente   95,3%   de la densité' théorique.pour cette composition. Cette dispersion réfractaire est constituée de 1,5 partis en volume de nitrure de zirconium/partie en volume de tungstène métallique. Cette ma- tière réfractaire constitue un outil coupant excellent'à des vitesses de coupe pouvant aller jusqu'à 152 mètres en surface/ minute sur du fer coulé, sa   résistance   aux chocs élevée et sa conductivité thermique élevée la rendant intéressante même lors'de coupes interrompues. 



   EXEMPLE 8. 



   1360 grammes de poudre de molybdène métallique d'une -granulométrie de   -0,044   millimètre sont placés dans un broyeur à boulets d'acier d'une capacité de 3,78 litres rempli à 40   %   de'son volume avec des boulets d'acier et contenant également , 
1800 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé. Cette substance est broyée à une vitesse de 60 tours/ minute pendant 3 jours, après quoi la poudre de molybdène est séparée de l'huile de type hydrocarbure et des boulets d'acier, lavée complètement avec de l'hexane pour éliminer l'huile 

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 et séchée dans un four à vide. Elle est purifiée à l'aide d'un traitement ( l'acide chlorhydrique et à l'eau d'une manière identique à celle décrite pour la purification de la'poudre de tungstène métallique de l'exemple 6.

   La pou- dre de molybdène métallique finement divisée obtenue a un calibre particulaire moyen de 100 à 200 millimicrons et ne 'contient que des traces de fer comme impureté. 



   42,2 grammes du nitrure de titane de l'exemple 1 sont placés dans un broyeur avec   7,15   grammes de la poudre de molybdène métallique préparée comme décrit dans l'exem-, ple ci-dessus. Le broyeur a une capacité de 1,1 litre ; il est en acier garni de caoutchouc et contient 350 cm3 d'une 'huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé ; il est rempli- de 2600 grammes' d'éléments en forme de bâtonnets constitués de carbure de tungstène contenant 6 % de co- balt. Le broyeur est mis en marche pendant   24   heures à 60 tours par minute, après quoi on effectue la récupération du mélange intime constitué par la poudre métallique et le nitrure de titane, comme décrit dans les exemples précédents'. 



   20 grammes de la dispersion obtenue, qui est cons- tituée de 13,3 parties en volume de,nitrure de titane par partie en volume de molybdène, sont pressés à chaud à une tem-   pérature   maximale de 2100  sous une pression de   402   kg/cm2 et maintenus dans ces conditions pendant 15 minutes avant de refroidir et de l'enlever de la presse. La ,dispersion réfrac-. taire obtenue suivant l'invention a une résistance à la rup- ture transversale de 4690 kg/cm2, une dureté Rockwell A de 
89,30 et une résistance aux chocs de'8,112 kg-mètre/cm2. Sa densité est de   4,88   grammes/cm3, ce qui représente   99%   de sa densité théorique calculée pour cette composition. 

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    EXEMPLE 9.   



   42,54 grammes du nitrure de zirconium de l'exem- ple 3 et 40,8 grammes du molybdène métallique finement di- visé de l'exemple 8, conjointement avec 0,2 gramme   d'hydru-   re de titane sont broyés dansles conditions décrites dans l'exemple précédent. 24 grammes de cette dispersion en pou- dre sont pressés à chaud à une température maxima.le de   2000 C,   en utilisant une pression de 280 kg/cm2 avec un temps de maintien:de 5 minutes dans ces conditions. 



   La dispersion réfractaire obtenue est constituée de 1,5 partie en volume de nitrure de zirconium par partie en volume d'un alliage'de molybdène contenant 0,5 % en poids de titane. La résistance à la rupture transversale de cette matière réfractaire est de 5950 kg/cm2, sa résistance aux chocs est de 15,6 kg-mètre/cm2 et sa aureté Rockwell A est de 83,0. Sa densité est de 6,33 g/cm3 ce qui représente sen- siblement la densité théorique espérée pour cette composition,. 



   EXEMPLE 10. 



   30,7 grammes du nitrure de titane de l'exemple 1 sont chargés dans un broyeur avec 25,5 grammes de la poudre métallique colloïdale préparée comme décrit à l'exemple 8. 



   On ajoute également 0,55 g d'hydrure de zirconium. Le broyage est effectué dans un broyeur à boulets d'acier garni de ca- outchouc d'une contenance de 1,1 litre rempli à   40 %   de son - volume avec des bâtonnets de molybdène métallique pur ayant 
6,35 mm de diamètre sur 6,35 mm de longueur. Le broyage est constitué pendant une période de 48 heures à 60 tours   p@   minute en ce qui concerne la vitesse du broyeur. 



   La récupération et la purification   de ],±   poudre de l'huile de type hydrocarbure qu'elle contiez sont   effec-   tuéescomme dans les exemples précédents. 

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   40 grammes de cette dispersion en poudre sont pressés à une température de   2200 C   en utilisant une pression de 280 kg/cm2 avec un temps-de maintien dans ces conditions de l'minute. Le corps dense obtenu suivant l'in- vention e st refroidi et découpé en spécimens pour tester ses propriétés mécaniques. Une analyse chimique montre que ce corps contient 3 parties en   va lume   de nitrure de titane par partie en volume d'un alliage métallique constitué de 
98 % en poids de molybdène et de 2 % en poids de zirconium. 



   La résistance à la rupture transversale de 'cette matière réfractaire est de 8680 kg/cm2, sa résistance aux chocs est de   12,48   kg-mètre/cm2 et sa dureté Rockwell A est de 84. Sa densité est de 6,62   grammes/cm3,   ce qui représen- te 100 % de la densité théorique calculés pour cette compo- sition. 



     EXEMPLE   11. 



   53,2 grammes du nitrure de zirconium de   l'exemple   
3 et 17,75 grammes de poudre métallique de chrome pur d'un calibre de 10 microns sont chargés dans un broyeur, conjoin- tement avec des éléments de broyage en forme de bâtonnets constitués de molybdène et 350 cm3 d'une huile de type hydro- carbure à point d'ébullition élevé,et broyés comme décrit dans l'exemple précédent. La récupération s'effectue égale- ment de la manière décrite dans les exemples précédents. 



   28 grammes de cette dispersion en poudre sont pressés à une température de   1850 C,sous   unepression de 35 kg/cm2, avec un temps de maintien-de 30 minutes. La dispersion réfractaire obtenue qui est constituée de 3 parties en volume de nitrure de zirconium par partie en volume de chrome métallique, à une densité de 6,85   grammes/cm3,   ce qui représente 96,5 % de la densité théorique prévue pour cette composition. Sa résistance à la rupture transversale est de 9100 kg/cm2 

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 t sa résistance aux chocs est de   16,64     kg-mètre/cm2   et sa dureté Rockwell. A est de 83.

   Cette matière réfractaire est intéressante comme matière de construction à tempé-   rature élevée ; montre une résistance à l'oxydation   qui est bonne et une solidité également, bonne même à des températures de plus de   1000 C..   



   EXEMPLE   12.'   
Un alliage de titane et de 'tantale dans le rap- port pondéral de 90 parties de titane pour 10 parties de tantale est hydruré à unetempérature de 800 C sous une atmosphère d'hydrogène pur et refroidi lentement dans le four tandis qu'on   maintient l'atmosphère     d'hydrogène.   Cette composition est alors broyée dans un broyeur à boulets pour fournir un hydrure mixte finement divisé   contenait.du   tita- ne et du tantale dans le rapport pondéral de 90 à 10. 



   Cette composition est maintenant nitrurée, en utilisant les procédés et les conditions décrits à l'exemple 1, pour pro- duire une poudre finement divisée de nitrures de titane et , de tantale dans le rapport pondéral de 90/10. 



   47,5 grammes de cette poudre,   .26,0   grammes   delà   pou- dre'de tungstène de l'exemple 6 et 1,07 gramme d-'une poudre de chrome métallique pur d'un calibre particulaire inférieur à 10 microns sont chargés dans un broyeur à boulets en acier garni de caoutchouc d'une capacité de   1,1   litre, conjointe- ment avec 350'cm3 d'unehuile de type hydrocarbure à point d'é- bullition élevé. Le broyeur est également rempli à   40 %   de , son volume par des bâtonnets d'un diamètre de 6,35 mm et d'une longueur de 6,35 mm constitués de tungstène métallique pur. 



   Cette composition est broyée pendant 48 heures et récupérée comme décrit dans les exemples précédents. 33 grammes de la dispersion en poudre sont pressés à une température de 1975 C 

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 en utilisant une pression de 420 kg/cm2, avec un temps de maintien de 30 minutes, ' 
La dispersion réfractaire obtenue est constituée d'environ 5,1 parties en volume de nitrure de titane et envi- ron 0,6 partie en volume de' nitrure de tantale par partie en 'volume d'un alliage- tungstène-chrome dans un rapport volumi- que de 90/10 
La résistance à la rupture de cette matière réfrac- taire est de 5740 kg/cm2, sa résistance aux chocs est de 8,32 kg-mètre/cm2 et sa densité est de 7,46 grammes/cm3, ce qui re- présente sensiblement   100 %   de la densité théorique prévue pour cette composition. 



   EXEMPLE 13. 



   29,5   gwammes   du nitrure de titane de l'exemple 1, . 



   12,3 grammes de poudre de carbure de titane d'un calibre particulaire d'environ 5 microns,   15,3   grammes de la poudre de molybdène métallique de l'exemple 8 et   10,65   grammes de poudre de chrome pur d'un calibre particulaire inférieur à 
10 microns sont broyés dans un broyeur à boulets en acier   garni   de caoutchouc d'une contenance de 1,1 litre rempli à 40% de son volume par des.bâtonnets de molybdène d'un diamè- tre et   d'une   longueur de 6,35 mm et de 350 cm3 d'une huile , du type hydrocarbure à point d'ébullition élevé.'Le broyage s'effectue pendant 48 heures à une vitesse de 60 tours par minute. 



   La récupération de la dispersion en poudre s'ef-      fectue comme dans les exemples précédents, 28 grammes de , 'cette dispersion en poudre sont pressés à chaud à une tempé- rature. de 2000 C sous   uneression   de 280 kg/cm2, avec un temps'de maintien de 5 minutes. La dispersion'réfractaire 

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 obtenue est constituée d'environ 1,75 partie en volume de nitrure de titane et d'environ 0,58 partie en volume de carbure de titane par partie en volume de métal. 



   Après le pressage à chaud, un examan aux rayons X ; montre que les constituants métalliques sont présents   sons   la forme d'un alliage de molybdène-chrome. La résistance à la rupture de cette matière réfractaire est de   6475   kg/cm2, sa résistance aux chocs est de 11,024 kg-mètre/cm2 et sa dureté Rockwell A est dé 85. La densité de cette composition est   de'6,78   grammes/cm3, ce qui représente 99 % de la densi- thé théorique calculée pour cette composition.    



  EXEMPLE 14.    



   193 grammes de la poudre de tungstène'métallique      de l'exemple 6 et 153 grammes de la poudre de molybdène mé- tallique de l'exemple 8 sont mélangés intimement et sont fondus pour produire un alliage constitué de 40 % en volume de tungstène et de 60 % en volume de molybdène. La matière obtenue est broyée dans un broyeur à mâchoires pour la ré- duire en une poudre et elle est ensuite broyée et purifiée comme décrit dans les exemples 6 et 8 afin de préparer une      fine poudre de tungstène et de molybdène rèspectivement. 



     '   36,5 grammes du nitrure de titane de l'exemple 1   sontnélangés   à 3,2 grammes de bioxyde de titane de type rutile ayant un calibre particulaire d'environ 1 micron, et 
33,4 grammes de l'alliage en poudre finement divisée de mo- lybdène et de tungstène. Toutes ces.substances sont broyées comme décrit dans l'exemple précédent'en utilisant des bâ- tonnets de tungstène comme agents de broyage, . - 
La récupération de la dispersion en poudre inti- memendmélangée est également   effectuée   comme décrit dans les exemples précédents. 

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   35 grammes de cette dispersion en poudre sont   pressés ), une   températura de   20000C   sous une pression de 280 kg/cm2, en utilisant un temps de maintien de 15 minu- tes. 



   La dispersion réfractaire obtenue suivant l'in- vention contient 2,7 parties en volume de nitrure de tita- ne et 0,3 partie en volume de bioxyde de titane par par- tie en volume d'un alliage métallique de tungstène et de molybdène   dansn   rapport volumique de   40/60.   La résistance à la rupture transversale de cette matière réfractaire est de 7000 kg/cm2, sa résistance aux chocs est de 13,52 kg-mè- tre/cm2 et sa dureté Rockwell A est de 87,3. Sa densité est de 8,40 grammes/cm3, ce qui représente 99,7 % de la densité théorique espérée pour cette composition. 



   EXEMPLE 15. 



   95 grammes de la poudre de nitrure de zirconium de l'exemple 3 et 5 grammes d'une poudre finement divisée de nitrure d'hafnium sont mélangés intiemement et agglomé- rés ou frittés pendant 5 heures à une température de   1750 C,   ces substances étant contenues dans des nacelles d'alumine. 



  La poudre agglomérée obtenue est broyée jusqu'à obtenir des particules d'environ 50 microns de diamètre, et 64,8 gram- mes de cette poudre sont broyés avec 7,1 grammes de poudre de chrome métallique pur d'un calibre particulaire de 10 mi- crons, en utilisant des éléments en forme de bâtonnets cons- titués de tungstène, une durée de broyage de 48 heures, 350 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé à titre d'agent de dispersion et une vitesse de 60 tours par minute. 

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   La. récupération est effectuée comme décrit dans les exemples précédents et 30 grammes de cette poudra   so4t   pressés 4 chaud à une température de 1700 C sous une pres- ' sion de   420   kg/cm2 avec un temps de maintien de 30 minutes, 
La dispersion réfractaire obtenue est constituée de 8,55 parties en volume de nitrùre de zirconium et de   0,45   partie en volume de nitrure   d'hafnium   par partie en vo- lume de chrome. 



   La résistance à la rupture transversale de cette matière réfractaire est de 8050   kg/cm2,.sa   résistance aux chocs est de 10,4 kg-mètre/cm2 et sa dureté Rockwell. A est de 86,0. Sa densité est de 7,19 grammes/cm3, ce qui corres- pond approximativement à la densité théorique attendue pour cette composition.. ' 
EXEMPLE 16. 



   20,2 grammes de la poudre de tungstène métallique de l'exemple 6,'8,5 grammes de poudre de rhénium.métallique d'un calibre particulaire de 10 microns,   41,6   grammes de la ' poudre de nitrure de titane de l'exemple 1 et   6,O.grammes   de la poudre de nitrure de zirconium de l'exemple 3 sont broyés, en utilisant des éléments en forme de bâtonnets cons- titués de tungstène,avec les autres conditions pour le broya- ge et la récupération de la dispersion en poudre utilisées dans l'exemple précédent. 



   Après la récupération de la poudre et sa purifica- tion, 35 grammes sont pressés à chaud à   unetempérature   de   2100 C,   unepression de 420 kg/cm2 et un temps de maintien de 1 minute. La dispersion réfractaire obtenue est constituée de 5,1 parties en-volume de nitrure de titane et de 0,57 par- tie en volume   deitrure   de zirconium par partie en volume, d'un métal constitué de tungstène et de rhénium'dans le rap- port volumique de 70 parties de tungstène à 30 parties de rhénium. 

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   Cette composition est ensuite agglomérée ou frittée . à une température de 2100 C pendant une période de 24 heures pour compléter l'alliage des phases tungstène et rhénium. 



   Après ce traitement, les propriétés mécaniques et la densité de sa substance sont déterminées. Il 'se révèle que. la résistance à la rupture transversale est de   7490   kg/cm2, sa résistance aux chocs de   31,20   kg-mètre/cm2 et sa dureté 
Rockwell A de 90,0. La densité est de 6,33 grammes/cm3 ce qui représente 97 % de la densité théorique attendue pour cette composition. 



   EXEMPLE 17. 



   38 grammes du nitrure de titane de l'exemple 1,   18,4   grammes de la poudre de molybdène métallique de l'exemple 8   et   
25;2 grammes de poudre de rhénium métallique d'un calibre de 
10 microns sont broyés en utilisant des éléments en forme, de . 



  . bâtonnets constitués de molybdène dans les   condtions   décri- tes.pour les deux   'exemple$précédents.   La récupération s'ef- . fectue également comme dans les exemples précédents. 



   32 grammes de la dispersion en poudre finement di- visée obtenue sont pressés à une température de 2000 C sous une pression de 28D kg/cm2 avec un temps de maintien de 5 mi- nutes. Cet échantillon est ensuite recuit sous vide à   2000 C .   pendant une période de 24 heures pour compléter l'alliage par diffusion du molybdène et du rhénium. La dispersion.réfractai.., re obtenue contient environ 2,33 parties en volume de nitrure de titane par partie en volume d'un alliage constitué de 60   %   en volume de molybdène et de   40%   en volume de rhénium.

   Sa résistance à la rupture .transversale est   de .6300   kg/cm2, sa résistance aux chocs est de 26 kg-mètre/cm2 et sa dureté 
Rockwell A est de 89,0.Sa densité est,de 8,16 grammes/cm3, ce qui représente approximativement la densité théorique at-, tendue pour   cetté   composition. 

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   EXEMPLE 18. 



   30,4 grammes du nitrure de titane de l'exemple 1, 
58,6 grammes de la poudre de tungstène métallique de l'exem- ple 6 et 7,8 grammes d'une poudre de nitrure d'aluminium   d'ur   calibre inférieur à 10 microns sont broyés en utilisant des éléments sous forme de bâtonnets de tungstène, dans les con- ditions de broyage décrites à l'exemple 15. La récupération s'effectue comme décrit.précédemment et 36 grammes de cette composition sont pressés à une température de   2200 C   sous unepression de 280 kg/cm2 avec un temps de maintien de 10 minutes. La dispersion réfractaire obtenue contient 2,8 par- ties en volume de nitrure de titane et 1,2 partie en volume de nitrure d'aluminium par partie en volume de tungstène mé- tallique. 



   La résistance à la rupture transversale de cette substance réfractaire est de 6720 kg/cm2, sa résistance aux chocs est de 7,8 kg-metre/cm2, sa dureté Rockwell A est de 
90,5 et sa densité est de 9,68 grammes/cm3, ce qui correspond à 100 % de la densité théorique attendue pour cette composi- ' tion. 



    EXEMPLE 19.    



   407,2 grammes du nitrure de titane(de l'exemple 1 et 19,2 grammes d'unepoudre de tungstène métallique d'un ca- libre particulaire de 100 millimicrons sont broyés.pendant 
500 heures dans un broyeur à boulets d'acier d'une contenance de   7,56   litres rempli à 40 % de son volume de bâtonnets de tungstène métallique et contenant une huile de type hydrocar- bure à point d'ébullition élevé en quantités suffisantes pour couvrir à peine les bâtonnets de tungstène métallique et les poudres mixtes finement divisées. 

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   La récupération est effectuée comme décrit dans . les   exemples -précédents   et le mélange obtenu de nitrure de titane et de tungstène métallique est pressé à chaud à une température de   21000C   sous unepression de 280 kg/cm2, main- tenu à cette pression pendant 5 minutes, refroidi et enlevé de la presse. Cette matière réfractaire est constitué d'une dispersion de 75 parties en volumede nitrure de titane dans 1 partie en volume de tungstène métallique. La densité de cette composition est de 5,69 grammes/cm3. Cette matière ré- fractaire constitue un excellent outil de coupe,   particulié-   rement pour effectuer des coupes à vitesse élevée avec des. avances relativement légères sur de   l!acier   ou du fer coulé. 



   EXEMPLE 20. 



     537,6   grammes du nitrure de titane de l'exemple 1 et 10,2 grammes de la poudre de molybdène métallique de l'ex- .emple 8 sont broyés comme décrit dans l'exemple précédent. 



   La récupération du broyeur, lapurification, le séchage et le pressage à chaud se font également comme décrit dans l'exem- ple précédent. 



   La matière réfractaire obtenue est constituée d'une dispersion de 99 parties en volume de nitrure de titane et de 
1.partie en volume de molybdène métallique. La densité de cet- te composition est de   5,48   grammes/cm3 ce qui correspond à la densité théorique attendue pour cette composition. Comme dans   l'exemple   précédent, cette matière réfractaire constitue un excellent.outil de coupe pour des coupes légères à vitesse élevée sur des aciers et du fer coulé. 

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   EXEMPLE 21. 



     40   grammes d'une-forme finement divisée d'alumine gamma, ayant une surface d'environ 200 m2/gramme et constituée      de   sphères   relativement non   aggloméréessontmélangés   à 400 grammes d'un pigment sous forme de baguettes d'aluminium ayant une teneur en oxygène de 1,43 %. A ce mélange on ajoute 5,5 gram- mes d'une dispersion de'lithium métallique dans de la cire de paraffine, la teneur en lithium métallique étant d'environ   37'%.   Ces substances sont chargées dans un broyeur d'acier      d'une capacité de 3,78 litres qui est rempli à   40 %   de son volume avec des boulets d'acier.

   On ajoute alors à ce mélange une'quantité   suff isante   d'un solvant de type hydrocarbure isoparaffinique ayant un point d'éclair de 85 C, pour recou- vrir les boulets d'acier. Le chargement de boulets d'acier pèse 9288 grammes et on utilise 1700 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé. Le broyeur est fer- mé et on le fait tourner sur des rouleaux tournant à une vi- tesse de 60 tours/minute pendant une période de 4 jours. Un échantillon d'environ 150 grammes de cettd matière est sé-      paré des boulets d'acier et du solvant de type hydrocarbure et. chargé dans une nacelle de carbone que l'on place dans un tube d'alumine-qui-, à son tour, est placé dans un four . ' électrique.

   La température est élevée à 1450 C tandis qu'on maintient une atmosphère d'ammoniac craqué et de N2 dans le tube pendant environ 3 heures, et maintenue à cette valeur pendant 2 heures. 



   Le produit à ce moment est constitué   d'une poudre   . très finement divisée de.-nitrure d'aluminium ayant une sur- : face de 6,6 m2/gramme et un calibre des cristallites de 210 millimicrons comme établi par l'élargissement des raies aux rayons   X..   

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   'Après avoir déterminé la surface spécifique, cette matière est replacée dans la nacelle de carbone et brûlée   'pendant 8   heures supplémentaires sous une atmosphère d'azote à   1450 0.   Une analyse chimique montre que cette matière con- tient 65 % d'aluminium,   2,43 %   d'oxygène et 30,72 % d'azote. 



   Sa surface est de 2,0 m2/gramme. Des mesures de l'élargisse- ment des raies aux rayons X montre que cette matière   est'cons-   tituée de nitrure d'aluminium ayant un calibre dés   cristalli-   tes d'environ 265 millimicrons. 



   20 grammes de ce nitrure d'aluminium sont mélangés dans un mélangeur fonctionnant à vitesse élevée, mis en suspen- sion dans 200.cm2 du même solvant de type hydroqarbure à point d'ébullition élevé que l'on a utilisé lors du broyage, avec 
3 grammes de poudre de molybdène métallique d'un calibre infé- rieur à 0,044 mm. Le mélange de nitrure d'aluminium et de mo-   lyb@ne   métallique est séparé du solvant par sédimentation, lavé   4   fois avec de l'hexane et séché-jusqu'au lendemain dans un four à vide. 



   10 grammes de cette poudre, qui est constituée d'en- viron 20,9 parties'en volume de nitrure d'aluminium par partie en volume de molybdène, sont pressés dans une presse à chaud en utilisant des moules de carbone d'un diamètre de   2,54   cm. 



   A une température   de'160000,   une'pression de 14 kg/cm2 est appliquée à l'échantillon, puis la température est augmentée à 1900 C, après quoi   Impression   est augmentée jusqu'à 280 kg/ cm2, la température est à nouveau augmentée jusqu'à   2000 C   et l'échantillon est maintenu à cette température pendant 5 mi-' nutes. Le moule est refroidi et l'échantillon enlevé. 



   'Un examen métallographique du produit obtenu montre une interdispersion de molybdène métallique d'un calibre com- pris entre 1 à 5 microns, avec les particules d'un calibre moyen de   4   microns du nitrure d'aluminium de   l'invention. -   Le 

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 molybdène métallique est introduit sous la forme de cristaux d'un calibre particulaire d'environ   40   microns initialement, et le broyage n'est pas considérable'. La résistivité électri- ' que de la dispersion est de 3,07 x 105   ohm/cm..Cette   valeur très élevée de la résistivité-électrique montre que la con- tinuité du molybdène dans cette dispersion est interrompue par du nitrure d'aluminium.

   En dépit de ce fait, il est à no- ter que l'utilisation de cette dispersion comme outil cou- pant sur l'acier est encore tout à fait remarquable, comme il en sera question dans la partie suivante de l'exemple. 



     Le   produit moulé est coupé suivant de petits échan- tillons pour tester la rupture transversale, en barres pour tes- ter la résistance aux chocs, et une section coupée pour évaluer des pointes coupantes pour découper de l'acier. La densité de la dispersion se révèle être de   353     grammes/cm3,   ce qui repré- ' sente   98,7 %   de la densité théorique. La résistance aux chocs est de 5,304 kg-mètre/cm2, sa dureté Rockwell A est de 89,2, et la résistance à la rupture transversale moyenne de deux barres   t@stées   est de 3 370,5 kg/cm2. 



   La dispersion est testée sous forme d'un outil cou- pant pour   de, l'acier   sur de l'acier   4340 à   des vitesses d'avan- ce de 103,   152,   304 et 456 mètres en surface parminute. La pro- fondeur de la coupe est   de 1,587   mm. La dispersion se révèle très satisfaisante, montrant une usure du taillant à 103 mètres en surface par minute de 0,127 mm seulement après 3 minutes de cou- pe, de 0,2286 mm à 152 mètres en surface par minute après 3 mi- nutes de coupe, et une usure du.taillant de 0,2032 mm après 1 mi- nute de coupe à   304   mètres én surface, par minute. 

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   EXEMPLE 22. 



   20 grammes du nitrure d'aluminium préparé comme dé- crit à l'exemple 21 sont dispersés mutuellement avec 5,6 grammes d'une poudre de tungstène métallique d'un   calibre de -0,044   mm, mélangés, lavés, séchés et pressés comme décrit à l'exemple 21. 



  .La dispersion obtenue est constituée d'environ 21,5 parties en volume de nitrure d'aluminium par partie en volume de tungstène métallique, ce qui correspond à 1   %   en volume de 4,45 % de   tungstè -   ne métallique. Après le pressage, cette dispersion a une résistance-. aux chocs de 4,16   kt-mètre/cm2,   une densité de 3,93   grammes/cm3   et une résistance à la rupture moyenne, basée sur les essais de 4 barres, de 3052 kg/cm2. La densité ést de   99,82 %   de la densité théo- rique de cette dispersion. La dureté Rockwell A est de 89,9. 



   Cet échantillon est.examiné par une technique métal- lographique et il se révèle qu'elle est constituée d'une interdis- persion de tungstène métallique ayant un calibre particulaire moyen      de 1 à 6 microns et de nitrure d'aluminium ayant un calibre particulaire moyen inférieur à 4 microns. Un examen aux rayons X montre que les phases présentes 'sont le nitrure d'alumi- nium, le tungstène métallique et une petite quantité de carbure de tungstène   (W2C)..La   résistivité électrique est-de   4,0   x 105ohm- cm. Cette résistivité électrique élevée est caractéristique d'une   -   phase discomtinue du tungstène métallique.

   En dépit de ce fait, com- me noté   ci-dessous,   cette dispersion constitue encore un outil cou- 'pant satisfaisant pour couper de l'acier. 



   La dispersion est testée sous forme d'un outil cou- pant d'une   m@nière   similaire à celle de l'exemple 21. Elle montre une usure du .-aillant de 0,127 mm après 3 minutes de coupe à une vitesse de 103 mètres en surface par minute sur de l'acier   4340,   et 0,254 mm apugs une coupe de 30 secondes 

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      à une vitesse en surface de 304   mètres/minute;   même après une coupe d'une minute entière à une vitesse en surface de 
304 mètres/minute, cette dispersion montre une usure du taillant qui n'est que de 0,3048 mm à 0,406 mm seulement. 



   EXEMPLE 23. 



   679 grammes d'une poudre de tungstène métalli- que sont placés dans un broyeur à boulets en acier d'une   con-   tenance de 3;78 litres rempli à 40 % de son volume dé bou- lets ou billes d'acier d'un diamètre de 4,762 mm. L'ensemble de la poudré et des boulets   est couvert.  '* de 1700 cm3 d'un hydrocarbure à point d'ébullition élevé ayant un point d'éclair de 85 C, et broyé pendant une période 'de 3 jours à une vi- tesse de 60 tours par minute. La poudre de tungstène   métallio@e   est séparée par sédimentation et centrifugation de l'huile et lavée deux fois avec de l'hexane,.'puis avec de   l'acéto@e     et.   finalement avec de l'eau.

   Elle est traitée avec un méange de 1 litre d'acide chlorhydrique concentré et 1,5   lit@e   d'eau distillée, et chauffée pendant 1 heure à 90 C. Cette opéra- , tion est réalisée 'pour dissoudre le fer recueilli pendant le      broyage. Cette substance est laissée au repos tout en agitant avec le mélange d'acide chlorhydrique et d'eau jusqu'au lende- main. Elle est ensuite soumise à une centrifugation pour ré- cupérer le tungstène et pour séparer celui-ci du fer dissous ' qui   a -été     éliminé   par le traitement   à   l'acide et le laver avec.une solution d'acide chlorhydrique 0,1 normal jusqu'à être exempt de fer. Cela nécessite 5 lavages.

   La substance est ensuite lavée de façon supplémentaire avec de l'eau dis- tillées jusqu'à être exempte d'ions chlorure, et séchée dans un four à vide: La poudre de tungstène ainsi obtenue a une surface d'azote de 3,0   m2/gramme,   ce qui correspond à un ca- libre particulaire individuel de 100 millimicrons environ.      

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   Une analyse chimique montre que cette'matière est constituée d'environ   98,9 %   de tungstène métallique, de 0,6 % de fer et de   0,7 %     d'oxygène.   66 grammes de cette poudre de tungstène sont broyés dans un broyeur à boulets garni de'caoutchouc   avc   
34 g du nitrure d'aluminium préparé comme décrit à l'exemple 
21. Le broyeur est ,rempli de boulets   'ou   de billes d'alumine, d'un diamètre approximatif'de 6,35 mm, qui occupent   40 %   du vo-   lume,   du broyeur. Ce broyeur contient également 350 cm3 d'un ' hydrocarbure à point d'ébullition élevé, ayant un point d'é- clair de 85 C.

   Après un broyage jusqu'au lendemain à 60 tours minute, le produit est récupéré par filtrage, lavage avec de l'hexane et séchage sur un four à vide. Un échantillon de 
25 grammes est pressé dans les mêmes .conditions que celles dès exemples 21 et. 22 et la dispersion obtenue'est analysée de façon similaire. Elle a   uneésistance   aux chocs de 5,512 kg-m/cm2, une dureté Rockwell A de   90,1, une   résistance à la rupture transversale moyenne de   6742,75   kg/cm2 et une densité de 6,98 grammes/cm3. Par rapport à une.densité théorique de 
7,26 g/cm3 prévue pour une composition de ce type, cela re- présente 96,14   %   de la densité théorique. La dispersion est composée d'environ 2,94 parties en volume de nitrure d'alu- minium par partie en volume de métal. 



     '   Lorsqu'on expérimente sur de   l'acier     4340   comme décrit   à,l'exemple   21 sous.forme d'un outil coupant, la dis- persion montre une usure du bord coupant ou du taillant de   0,127   mm, une largeur totale-de cratère de 0,635 mm et une profondeur de cratère de 0,0635 mm après 3 minutes de coupe à une vitesse en surface de 103 mètres/minute. Après 3 mi- nutes de coupe à une vitesse en   surface   de 152 mètres/minute, les figures correspondantes ,ont une   us@re   du taillant de 

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   0,2286   mm, une largeur de cratère de   0, 6958   on et une   proton- . '   deur de cratère de 0,1905 mm.

   Après une coupe de 30 secondes .à une vitesse en surface de 304 mètres/minute, les figures ont ; une usure   du:''taillant de 0,1016   mm, une largeur de cratère de   0,5080   mm et une profondeur de cratère de 1,27 cm. Même après une coupe   à.une   vitesse en surface de   456   mètres/minute,   l'usu- .   re du taillant après 1 minute ,de coupe n'est que de 0,348   mm,,   .la largeur de cratère de 0,5588 mm environ.et la profondeur de      cratère-de 25,4 microns à   12,7 microns..   



   Un examen métallographique de cette dispersion ré- fractaire montre une distribution beaucoup plus uniforme du constituant métallique à travers la structure que dans les exemples précédents. Le résultat de l'utilisation de la poudre de tungstène métallique de calibre particulaire plus fin est également montré par le calibre particulaire moyen plus petit du métal qui est compris entre moins d'un micron et environ   4   microns, et par celui des constituants non métalliques qui ont tous un calibre moyen sensiblement inférieur à 2 microns. 



   Cette matière réfractaire représente l'une des formes de réa- lisation préférée de   l'inventon.   Elle présente une phase. continue de métal-comme montré par sa résistivité électrique extrêmement basse de   0,034   ohm-cm. La distribution amélio- rée et. l'effet d'une phase métallique continue peuvent égale- ment être notés dans la'résistance, à la rupture transversale qui est plutôt double et l'augmentation de dureté, et dans l'utilisation de cette dispersion comme outil coupant, lors-   que' cet   exemple est comparé à l'exemple   22.   

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    EXEMPLE 24.    



   61   grammes   de la poudre de tungstène métallique pré- parée comme décrit, à l'exemple 23 sont mélangés à 5 grammes de poudre de chrome métallique d'un calibre de -0,044 mm, et à 34 grammes de   la   composition de nitrure d'aluminium préparée comme décrit à l'exemple 21. Ce mélange est broyé dans 300 ce d'un solvant de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé placé dans un broyeur à boulets en acier garni de caoutchouc d'une capacité de 1,1 litre. Le broyeur est rempli à 40 % de son volume de boulets d'alumine d'un diamètre de 0,635 mm.

   Après      broyage pendant 14 heures à une vitesse de 60 tours par minu- te, le broyage intime de tungstène et de nitrure d'aluminium est récupéré par centrifugation et lavé avec de l'hexane   jus-   qu'à ce que le produit obtenu soit exempt de l'huile de type hydrocarbure utilisée comme agent de broyage. 25 grammes de cette composition sont pressés à chaud dans les conditions décrites à l'exemple 21. La matière réfractaire obtenue est constituée d'environ 2,67 parties en volume de nitrure   d'alu- '   minium par partie en volume d'un alliage chrome-tungstène con- .tenant   13,2 %   en poids de chrome. 



   La résistance à la rupture moyenne de cette matiè- re réfractaire est de 4   707,5   kg/cm2, sa résistance aux chocs est de   6,344   kg-m/cm2, sa dureté Rockwell A est de 88,9 et sa densité de 6,87 g/cm3, ce qui représente   97,44 %   de la den- sité théorique. 



     Un   examen métallographique de la structure de la dispersion réfractaire montre une interdispersion extrême- ment uniforme du métal et du nitrure d'aluminium, le calibre particulaire du, nitrure étant compris entre environ 2 à 4 mi- crons, et celui du métal   étatt   compris entre moins de 1 mi- cron et environ 10 microns. L'existence d'une phase métallique 

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 continue   est   montrée en mesurant la résistivité électrique ', qui est de 0,035 ohm-cm.

   Il est encore à noter que, en com- parant cet exemple aux exemples 21 et 22, la résistance à la rupture et la résistance aux chocs cont améliorée:; comme, l'utilisation sous forme d'outil coupant, dont il est ques- tion ci-dessous, 
Une partie de cette matière réfractaire est usi- née pour préparer une pièce rapportée d'outil coupant et expérimentée comme l'exemple 21. On obtient les résultats suivants: A une vitesse de 103 m en surface en minute,   l'usù-   . re du taillant est de   0,1524   mm, la largeur de cratère est de 0,635 mm, et la profondeur   de cratère   est de 12,7 microns, après une coupe de.3 minutes.

   Lors d'une coupe de 3 minutes à une vitesse en surface de 152 m/minute, l'usure du taillant est de 0,2032 mm, la largeur de cratère est de 0,6958 mm et la profondeur de cratère est de 25,4 microns. Lors d'une cou- pe de, 1 minute à une vitesse en surface de 456 mètres minu- te,   l'usure   du taillant est de 0,635 mm, la largeur de cra- tère est de   0,4572   mm et la profondeur de cratère est de   , 25,4   microns. 



     EXEMPLE 25. 



   20 grammes de particules de carbure de silicium d'une granulométrie'de 1/10 de micron sont broyés pendant 4 jours avec 380 grammes de pigment sous forme de baguettes d'aluminium, similaire à celui 'employé à l'exemple 21. 



   5,5 g d'une dispersion de lithium métallique à   37 %   dans de la cire de paraffine sont également   ajoutée.-Le   broyage est . effectué avec 9300 g de boulets   d"acier   et 1700 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé à titre de fluide de broyage, Le broyage est effectué.dans un broyeur d'acier d'une capacité de 3,78 litres et la composition est broyée pendant 4 jours, après quoi le mélange d'aluminium 

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 et de carbure de silicium est récupéré de   l'huile   de broyage et lavé jusqu'à être exempt d'huile avec de l'hexane.

   150 g de cette   atière   sont réduits dans une nacelle de carbone à      
1450 C pendant une période de   8   heures sous une atmosphère   d'azote   et d'ammoniac craqué. Le produit obtenu est consti- tué d'une'solution solide de 5   %   de carbure de silicium dans 'du nitrure d'aluminium. Le calibre des particules de carbure      de silicium et de nitrure d'aluminium agglomérées est d'envi-      ron 40 microns. 



   27,7 grammes de cette matière et 4,05 grammes de poudre de chrome métallique d'un calibre de - 0,044 mm sont broyés dans un broyeur d'acier garni de caoutchouc d'une ca- pacité de 1,1 litre, rempli à 40 % de son volume avec des boulots d'alumine d'un calibre de 0,635 mm et contenant 350 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition éle- vé. Le broyage est effectué à raison de 60 tours/minute pendant une période de 2 jours.

   Après la récupération du produit des boulets et séparation par lavage du solvant de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé, on a constaté que la poudre finale a une composition en pourcent en volume qui est la suivante:   85,5 %   en volume de la poudre sont constitués par la solution solide de 95 % de nitrure   d'aluminium et de 5 %   de carbure de si- licium,   5,7 %   en volume sont constitués de chrome métallique et 8,7 % en volume sont constitués par une forme finement di- visée d'alumine recueillie à partir des boulets d'alumine.      



   15 g de cette composition sont pressés d'une maniè- re sensiblement similaire à celle décrite à l'exemple 21, sauf que la pression de 280 kg/cm2 est imposée à 1800 C et que la température à laquelle   l'échantillon   est maintenu pendant 
5 minutes est de 1900 C. La dispersion obtenue est constituée 

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 1 de'14,25 partiel en volume de nitrure   d'aluminium, d'envi-   ron 1,53 parties"en volume d'alumine et de 0,75 parties en volume de carbure,de silicium par partie en volume de chro-   me...   



   La dispersion a une résistance à la rupture trans-   ..   versale moyenne de 3540 kg/cm2, une dureté   Rockwgll   A de 90,1, une résistance aux chocs de 1,872 kg-m/cm2 et une densité de 3,28 g/cm3, ce qui correspond, par rapport à la densité théorique de 
3,54   g/cm3   prévue pour la dispersion ci-dessus à un pourcentage de la densité théorique de 95,5 %. 



   EXEMPLE 26. 



   En utilisant les mêmes matières de départ que celles employées à l'exemple 25, 24,2 grammes de la solution solide de nitrure d'aluminium et de carbure de silicium de l'exemple 
25 sont   broyée   avec 17,8 g de chrome métallique, d'une granu- lométrie   de -   0,044 mm, dans un broyeur à boulets garni de caoutchouc d'une capacité de 1,1 litre et 350 cm3 de solvant de type hydrocarbure à point   d'ébulition   élevé. Le broyeur est rempli à 40 % de son volume avec des boulets d'acier d'un ca- libre de 4,762 mm et le broyage est effectué pendant une pé- riode de 24 heures à une vitesse de 60 tours/minute.

   Après la récupération du mélange intime finement divisé de chrome, de nitrure d'aluminium et de carbure de silicium des boulets d'acier et du solvant de type hydrocarbure, lavage à l'hexa- ne et séchage dans un four à vide,, l'analyse montre que la dispersion obtenue contient 2,24 parties en volume de nitrure d'aluminium et   0,1   partie en volume de carbure de silicium par partie en volume de métal. Le métal est constitué par 
78 % en volume de chrome et 22   %   en volume de fer. 

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  20 grammes de cette dispersion sont pressés comme à l'exemple 25 et la dispersion réfractaire obtenue a une du- reté Ro@kwell A de 89,6, une résistance aux chocs de 15,6 kg- met @/cm2, une résistance à la rupture transversale moyenne de @00 kg/cm2 et une densité de 4,34 g/cm3 ce qui corresponde par rapport à la densité théorique de 4,44 g/cm3 prévu pour cette dispersion réfractaire, à un pourcentage de la densité théo- rique de 98,0 %. 



  EXEMPLE 27. 



  77,2 grammes du tungstène métallique de l'exemple . 23 sont broyés avec 19,5 grammes du nitrure d'aluminium de l'exemple 21. Le broyage est effectué dans un broyeur à bou- lets garni de caoutchouc d'une capacité de 1,1 litre, rempli à 40 % de son volume avec des boulets d'acier d'un calibre de 4,762 mm et de 350 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à 'point d'ébullition élevé. Le broyage est effectué à raison de 60 tours par minute pendant 24 heures.

   La poudre obtenue de nitrure d'aluminium et de tungstène mélangée intimement est récupérée de boulets et lavée jusqu'à êxempte du solvant de type hydrocarbure avec de l'hexane et séchée dans un four à vide 36 grammes de la poudre obtenue constituée de 1,5 par- tie en volume de nitrure d'aluminium par partie en volume de tungstène, sont pressas dans les conditions décrites à l'ex- emple 21, si ce n'est que la pre@don maximale imposée est de 420 @/cm2. 



  La dispersion réfracta:;,ce obtenue a une résistance à. la rupture de 10 360 kg/cm2, une r@istance aux chocs de 7,696 kg/cm2, une dureté Rockwell A de 85, 6 et une densité de 9,46 g/cm3, ce qui représente 98 % d@ la densité théorique de 9,67 g/cm3 calculée pour cette matière réfractaire. La su stance réfractaire est testée sous forme d'un outil cou- sur du fer coulé; elle a un rendement exceptionnel même l@ de coupes interrompues et à des vitesses élevées. 

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  EXEMPLE 28. 



   1360grammes de poudre de molybdène métallique d'une granulométrie de -0,044 mm sont placés dans un broyeur à boulets d'acier d'une contenance de 3,78 litres rempli à   40 %   de son volume avec des boulets d'acier et contenant également 1800 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé. Ce mélange est broyé à une vitesse de 
60 tours/minuté pendant 3 jours, après quoi la poudre de molybdène'est séparée de l'huile de type hydrocarbure et des boulets d'acier, lavé complètement avec de l'hexane pour éliminer l'huile et séché dans un four à vide. Elle est purifiée, avec un traitement à l'acide chlorhydrique et à   l'eau   de ma- nière identique à celui décrit dans'la purification de la pou- dre de tungstène métallique de l'exemple 23.

   La poudre de, molybdène métallique finement divisée obtenue a un calibre particulaire moyen de 100 à 200 millimicrons et ne contient . que des traces de fer comme impuretés. 



  * 40,8 grammes de cette matière sont broyés avec 
19,5 grammes de nitrure d'aluminium préparé comme décrit à l'exemple 21, dans un broyeur à boulets d'acier garni de caoutchouc d'une capacité de 1,1 litre rempli à 40   %   de son volume avec des boulets d'acier d'un calibre de   4,762   mm. 



   Le broyeur contient également 350 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé, Le broyage est effectué pendant.une période de   24   heures à une vitesse de 
60 tours/minute. Après la récupération de la poudre inti- mement mélangée de molybdène et de nitrure d'aluminium de l'huile d'hydrocarbure, lavage avec de l'hexane pour   élimi-   ner l'huile et séchage dans un four à vide, 25 grammes de , cette matière sont pressés à chaud dans les conditions décrites à l'exemple 21. 

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   La dispersion réfractaire obtenue contient envi- ron 1,5 partie en volume de nitrure d'aluminium par partie en volume de molybdène. La dispersion a une résistance à-la rupture   transversale   moyenne de 5447,75   kg/cm2,   une   résis-   tance auX chocs de 11,648 kg-m/cm2, une dureté Rockwell' À de 83,2 et une densité de 5,97 g/cm3.Par rapport à la densi- té théorique prévuepour cette composition et qui est de 6,03 g/cm3, cela représente   99 %   de la densité théorique. 



    EXEMPLE 29.    



   21,2 g de la poudre de nitrure d'aluminium de l'exem- ple 21 sont mélangés avec 24,9 g de chrome métallique pur d'une granulométrie de -0,044 mm. Cette poudre broyée est ré- cupérée comme dans l'exemple précédent. Elle est pressée à chaud par introduction dansle moule de carbone à   1600 C,   chauffage à   1800 C,   application d'une pression de 280 kg/cm2, en augmentant la température jusqu'à 1900 C et en maintenant à cette température pendant 5 minutes. La dispersion obtenue a une résistance à la rupture de 9240 kg/cm2, une résistance aux chocs de 15,6 kg-m/cm2, une dureté Rockwell A de 90,1   et   une densité de 4,61 g/cm3, ce qui représente 100 % de la densité théorique. La dispersion contient environ 1,86 partie en volume.de nitrure d'aluminium par partie en volume de chro- me métallique.

   Cette dispersion constitue une matière ré- fractaire excellente à température élevée qui montre une résis- tance à l'oxydation élevée ainsi qu'unerésistance élevée même au-dessus de 1100 C. 



  '   EXEMPLE 30.   



   41,5 g de la poudre de tungstène métallique de l'exemple 23 et.22,10 g de poudre de nitrure d'aluminium de l'exemple 21 sont mélangés à 17,8 g de poudre de rhénium métallique d'une granulométrie de -0,044 mm et broyés dans les mêmes conditions qu'à l'exemple   21.@ Les   conditions de 

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 pressage sont également les mêmes que celles employées à. l'exemple   21,   si ce n'est qu'un temps de maintien de 15 minutes à   20000C   est utilisé au lieu d'un temps de main- tien de 5 minutes à cette température. La dispersion réfractaire obtenue contient environ 2,33 parties en volu- me de nitrure d'aluminium par partie d'aluminium d'un   alliage' constitué   de 70   %   en poids de tungstène et de 30 % en poids de rhénium.

   Sa résistance à la rupture transver- saleest de   14   000 kg/cm2, sa dureté Rockwell A est de 91,5, sa résistance aux chocs est de 46,8 kg-m/cm2 et sa densité est de 7,20 g/cm3, ce qui représente plus de 99,5   %   de la densité,théorique prévue pour cette composition. Un examen aux rayons   X,montre   que cette dispersion est constituée de nitrure.. d'aluminium et d'une phase d'alliage tungstène- rhénium. Cette dispersion est utilisée sous forme d'un outil coupant pour couper du fer coulé, de   l'acier   inoxydable, de l'acier 4340 aussi bien que divers super alliages à base de nickel et de chrome contenant de l'aluminium et du titane com- me agents de durcissement par précipitation.

   Son utilisation en tant qu'outil coupant sur ces métaux est remarquable, l'usure étant presque négligeable, même aux vitesses de coupe les plus élevées sur tous ces métaux sauf les super'alliages. 



   Même avec ces alliages extrêmement durs et solides, il s'est révélé possible de couper sans usure excessive à des vitesses élevées. 



   EXEMPLE 31. 



   31 grammes de la poudre de nitrure d'aluminium de      l'exemple 21 et 3,85 grammes de la poudre de molybdène de l'exemple 28, sont mélangés à   2,48   grammes de poudre de rhé- nium pur d'une granulométrie de -0,044   mm..Ces   matières sont broyées dans un broyeur en acier garni de caoutchouc d'une 

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 capacité de 1,1 litre rempli à   40 %   de son volume de boulets   d'aciérie     4,762   mm et contenant 350 cm3 d'un hydrocarbure à point   d'ébullition   élevé.

   Le broyage est effectué pen- dant 24 heures à raison de 60 tours/minute et la récoupération de la poudre intimement mélangée de métal et de nitrure d'aluminium est effectuée comme indiqué dansles exemples pré- cédents.      



   15 grammes de cette composition sont pressés à   2000 C   pendant une période de 5 minutes, après qu'on ait d'abord appliqué une pression de 280 kg/cm2 à une température de 1900 C. La dispersion obtenue a une résistance à la   ruptu-   re de 4200 C, une résistance aux chocs de 15,6 kg-m/cm2, une densité'de 3,70 et une dureté Rockwell A de 89. La dispersion est constituée de 19 parties en volume de nitrure d'aluminium' par partie en volume d'un alliage de rhénium et. de molybdène dansun rapport   parlerai   de   40   à 60 et la densité obtenue cor- respond à   99 %   de la densité théorique prévue. pour cette com- position. 

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   EXEMPLE 32 
19,5 grammes de la poudre de carbure de silicium et de nitrure d'aluminium de l'exemple 25 sont mélangés   ave @17,7   g de poudre de   chrome'métallique,d'une   granulométrie de-0,044 mm et à 5 g de nitrure de magnésium commercial. Ce mélange est broyé dans un broyeur garni de caoutchouc d'une contenan- ce de 1,1 1 contenant 350 cm3 d'un hydrocarbure à   poin@   d'é- bullition élevé et rempli à 40 % de son volume avec desbou- lets d'acier d'un'calibre de   4,762   mm, pendant une   pér@ole   de 24 heures à une vitesse de 60 tours/minute. 



   Après la récupération et le lavage de la poudre cmme décrit aux exemples précédents, 17 g de-cette poudre sont pressés dans un moule   ,en   carbone   à'une   température   d@ 1900      Cependant   une période de 5 minutes. La dispersion   r@ractaire   obtenue montre une résistance à la rupture   transve@sale de   
7210 kg/cm2, une résistance   auxchocsde     12,48     kgm/c@2, une   dureté Rockwell A   de 91-,0   et une densité   de '4,?2  cm3, ce qui est très proche des   100 %   de la densité théorique que l'on attend pour cette composition.

   Il-est à noter que les constituants non métalliques de la dispersion constituent 3 parties en volume par partie en volume,de métal. 



   EXEMPLE 33. 



   2,48 g de poudre de chrome métallique pur d'un calibre   de'-0,044   mm   et'3,5?   g de la poudre de molybdène métallique préparée à l'exemple 28 sont mélangés avec 30,3 g de nitrure d'aluminium préparé comme décrit à l'exemple 21. Les condi- tions de broyage, la récupération à partir du solvant et   le -   pressage sont sensiblement identiques à ceux décrits à l'ex- emple 21. Après le pressage, la dispersion obtenue contient   - environ   13,3 parties en'volume   d'aluminium par   partie en vo- 

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 lume d'un alliage qui est de 50   %   en volume de chrome et   50   en volume de molybdène.

   La résistance à la rupture transver- sale de cette dispersion est de 7140   kg/cm ,   sa résistance auxchocs est de 7,28 kgm/cm2 etsa dureté Rockwell A est de 88,5. La densité de 3,60 g/cm3 représente   99,3 %   de la   densi-   té,théorique de cette composition. Cette dispersion   montre   une résistance à la température élevée conjointement à une      résistance à l'oxydation   excellente, même   à des températures de plus de   10000   C. 



   ...... 



   EXEMPLE 34:   13,45   g de la.poudre   de.tungstène   métallique de l'exem- ple 23, et 7,65 g de la poudre de molybdène métallique de l'exemple 28 sont mélangés à 27,7 g de la poudre de nitrure, d'aluminium de l'exemple 1 et ces substance4sont broyées dans un broyeur garni de caoutchouc d'une capacité de 1,1 litre rempli à 40 % de son volume de boulets d'acier d'un calibre de 4,762 mm et contenant 350 cm3 d'un hydrocarbure à point d'ébullition élevé. Le broyage est effectué pendant une pé- riode de 24 heures à une vitesse de 60 tours par minute. Après' la récupération du mélange intime de nitrure d'aluminium et de métal sous forme de poudre,comme décrit aux exemples pré- cédents, 18 g de cette composition sont pressés dans les conditions de pressage décrites à l'exemple 21.

   La dispersion réfractaire obtenue montre une résistance à la rupture de 
5250 kg/cm2, une dureté Rockwell A de 90, une résistance aux chocs de 4,16   kgm/cm   et une densité de 4,83 g par cm3, ce qui correspond à 97 % de la densité théorique prévue pour cette composition. Cette dispersion contient environ 5,67 parties en volume de nitrure d'aluminium par partie en volume d'un alliage constitué de 50 % en volume de molybdène et de 50 

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 en volume de   tungs@ène.   



   E X E M P L E 35. 



   5,10 g de la poudre de 'molybdène de 1'.exemple 28 sont mélangés à 0,12 g d'hydrure de zirconium et à 31,0 g de la poudre de nitrure d'aluminium de l'exemple 21. Ces substances sont broyées et séparées de l'huile comme décrit à l'exemple précédent. Les conditions de pressage utilisées sont celles de l'exemple 21. La dispersion obtenue.constituée de 5   %   en volume d'un alliage à   98 %   de molybdène' et à 2 % de zirconium possède une résistance à la .rupture de 4900   kg/cm2,  une dure- té Rockwell A de 91, une résistance aux chocs de   10,4     kgm/em2   et une densité de 3,61 g/cm3, valeur qui est très proche de 100 % de la densité théorique prévue pour cette composition. 



   EXEMPLE   36.   



   26 g de la poudre de molybdène métallique de l'exemple 28 sont broyés avec 24,4 g de la poudre de nitrure   d'alumi-   nium de l'exemple 21 et à ce mélange on ajoute 0,6 g   d'hydru-   re de zirconium. Ce mélange est broyé et récupéré comme dé- crit aux exemples précédents et 20 g de ce mélange sont pres-. ses à   2000    C, en utilisant le cycle de pressage décrit à l'exemple 21'. La dispersion réfractaire obtenue montre une résistance à la rupture transversale de 11210   kg/cm ,   une résistance auxchocs de 31,20   kgm/cm ,   une dureté Rockwell A   de'90,5   et une densité de 5,05 g par cm , ce qui représente 99   %   de la densité théorique.

   La dispersion contient 25 % d'un alliage de molybdène et de zirconium qui est constitué à 98 % en poids de molybdène. - 
La dispersion est exceptionnellement intéressante sous forme d'un outil coupant sur une variété de métaux et 'd'al- liages, avec une usure minimale. Les alliages testés compren- 

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 nent le bronze, un alliage abrasif cuivre-aluminium, durci par précipitation, un superalliage de cobalt contenant du chrome et du tungstène ainsi que du carbone comme agents de durcissement, du fer coulé, et de l'acier 4340. On enregistre que de très petites usures en utilisant des vitesses de coupe allant jusqu'à 456 m'en surface par minute sur tous les al- liages sauf sur le superalliage à basede cobalt. Cet alli- age peut être coupé avec une'usure'relativement faible à une vitesse allant jusqu'à 122 m en surface par minute.

   Cette composition pour outil coupant est particulièrement remarqua- ble lors de coupes interrompues sur de l'acier et du fer cou-   lé,   en raison, on suppose, de sa résistance aux chocs de sa      résistance mécanique et sa dureté élevées. 



     EXEMPLE   37. 



   19,6 g de nitrure d'aluminium de l'exemple 21 sont mélan- gés à 22,6 g de poudre d'hydrure de titane et ces substances sont broyées dans un broyeur garni de caoutchouc d'une capa- cité de   1,1   litre rempli à 20 % de son volume avec des billes d'acier d'un calibre'de 4,762 mm dans un milieu de 350 cm3 d'une'huile de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé. 



   Le broyage est effectué pendant 4 jours à une vitesse de 60 tours/minute. Le mélange intime obtenu d'hydrure de titane et de nitrure d'aluminium est récupéré des billes ou boulets dans le broyeur et lavé jusqu'à être exempt d'huile avec de l'he- xane. Ce mélange est ensuite chargé dans un tube d'alumine ¯,étanche aux gaz dans des nacelles d'alumine et est nitruré à une température de 8500 C pendant une période de b heures sous une atmosphère d'ammoniac craqué. Au bout de la pério- de de 8 heures la température est élevée à   12000   C, tout en maintenant l'atmosphère d'ammoniac craqué et la nitruration 

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      est effectuée pédant 4 heures supplémentaires.

   Le four pst refroidi et le produit enlevé.   L'analyse   chimique et l'iden-   tification  de la diffraction des rayons X montre 'que la pou- dre est constituée de 60   %   en volume de nitrure d'aluminium et de 40   %   en volume de nitrure de titane. Le calibre des cris- tallites des deux phases est inférieur à 1 micron, comme   dé-' .   terminé par l'élargissement des raies lors de l'examen au      rayons   X.   



   28,8 g de cette poudre sont mélangés aveo 21,3 g de'pou- dre de chrome métallique pur   d'un calibre   de-0,044 mm et ces substances sont broyées conjointement pendant 3 jours dans un broyeur à boulets garni de caoutchouc d'une capacité de 1,1 litre contenant 350 cm3 d'un solvant de type hydrocar- bure à point d'ébullition élevé et rempli à 40 % de son volu- me de boulets d'acier de 4,762 mm de calibre. La vitesse de broyage est de 60 tours/minute. Le produit est alors récupéré et lavé jusqu'à être exempt d'huile avec de l'hexane et séché dans un four à vide. 



   20 g de ce mélange sont pressés à une température de 
1900  C, avec un temps de maintien de 5 minutes et une   prese-   sion de 280   kg/cm .   La pression de 280 kg/cm2 est d'abord imposée à 1800  C après qu'on ait introduit le moule de car- bone contenant la poudre dans la zone chaude du four. 



   La dispersion obtenue contient 0,93 parties en volume de nitrure de titane et 1,4 parties en volume de nitrure d'a- luminium par partie en volume de chrome, qui est présent sous . forme d'un réseau ou'véhicule continu. La dispersion a une résistance à la rupture transversale de 14000 kg/cm2, une résistance au choc de 15,6   kgm/cm ,   une dureté Rockwell A de 
91 et une densité de 4,97   g/cm3,   ce qui représente 99,2 % de la densité théorique prévue pour cette composition. 

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   E X E M P LE 38. 



   .Cet exemple illustre la préparation d'une dispersion contenant 30 % en volume de chrome métallique et 70   %   en volume d'une phase réfractaire dispersée constituée de   60 %        en volume de nitrure d'aluminium et de   40 %   en volume de ni- trure de zirconium. 19,6 g du nitrure d'aluminium de l'exem- ple 21 sont mélangés à 29,1 g d'hydrure de zirconium et ce mélange est broyé et récupéré des broyeurs comme mentionné à l'exemple précédent. La nitruration de ce mélange est égale- ment effectuée de la manière décrite à l'exemple 37.

   Après la nitruration l'analyse chimique et l'examen aux rayons X mon- trent que la poudre obtenue est constituée d'un mélange intime de nitrure de zirconium et de nitrure d'aluminium dans le rap- port de   40 %   en volume de nitrure de zirconium à 60 % en volume de nitrure d'aluminium. Les deux phases nitrure ont des calibres particulaires inférieurs à 1 micron comme montré par l'élar- gissement des raies lors d'un examen aux-rayons X. 



   33,6 g de cette matière sont combinés avec 21,3 g de chrome métallique de pureté élevée et de calibre de   -0,044   mm et ces substances sont broyées dans un broyeur à boulets et récupérées comme décrit à l'exemple 37. 



   23 g de ce produit sont pressés à chaud en utilisant une pression de 35 kg/cm2, une température de 1600  C et un temps de maintien-. de 30 minutes à température et pression maximales. La dispersion réfractaire obtenue montre une résis- tance à la rupture transversale de   12600   kg/cm2, une dureté de 90,5 sur l'échelle Rockwell A et une résistance aux chocs de   13,52     kg-m/cm2.   La densité est de 5,45 g/cm3, ce qui repré- sente 99,4 % de la densité théorique prévue pour cette compo- sition. La dispersion combine une résistance élevée ######' 

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 avec une ductilité raisonnable et une résistance à l'oxydation excellente même à  d@s   températures de plus de   1000    C. 



   E X E M P L E 39. 



     317,15   g de pirate chromique, 7,5 eau d'hydrata- tion sont dissous dans 1 litre d'eau. Une seconde solution constituée de 6,6 g de nitrate de magnésium, de 6 eau d'hy- dratation est également dissoute dans 1 litre d'eau. Ces ' deux solutions sont versées simultanément et avec des rapports égaux dans un fond   de 3   litres constitué d'une solution   se,-   turée de bicarbonate d'ammonium. Les précipités obtenus des carbonates basiques de magnésium et de chrome intimement mé- langés l'un avec l'autre sont lavés complètement pour éliminer les sels d'ammonium desséchés dans un four à vide. Ils sont alors chauffés à une température de 2500 C pour décomposer le carbonate basique de chrome.

   Ce mélange est réduit dans de l'hydrogène en élevant lentement la température à un rapport de 2000 C par heure jusqu'à une température de pointe de   1200    C. L'échantillon est alors maintenu à cette température pendant 18 heures et refroidi. L'analyse chimique et la diffraction aux rayons X montrent que la poudre obtenue est constituée d'une dispersion intime, uniforme et fine de 2 % d'oxyde de magnésium dans du chrome métallique pur. 



   10,65 g de cette poudre sont mélangés avec   28,7   g de la poudre de nitrure d'aluminium de l'exemple 21 et le mé- lange est broyé et récupéré comme décrit aux exemples précé- dents. 18 g de ce mélange sont pressés à une température de   1800    C et à une pression de 280 kg/cm2, avec'un temps de main- tien de 15 minutes à   18000   C. Une pression de 280   kg/cm   est d'abord appliquée à une température de   1700    C: La dispersion réfractaire obtenue est constituée de particules de nitrure d'aluminium mutuellement disperées avec du chrome métallique qui possède, dispersés dans la masse, des cristaux d'oxyde de -magnésium finement divisés.

   La résistance à la rupture trans- 

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 versale de la dispersion est de   8610   kg/cm2, la résistance aux chocs est   de 31,2   kg/cm2, la dureté Rockwell A de 90 et la densité de 3,93 g/cm3, ce qui correspond à peu près à la densité théorique prévue pour cette composition. 



   E X E M   P L E 40.   



   48,2 g d'un échantillon de poudre de tungstène mé-   tallique   contenant, dispersé dans sa masse, 1   %   en poids de particules d'un calibre de 100 millimicrons d'oxyde de tho- rium sont mélangés à 24,5 g du nitrure d'aluminium de l'exem- ple   21.   Ce mélange est broyé pendant 24 heures dans un broyeur garni de caoutchouc d'une capacité de   1,1   litre contenant 350 cm3 d'un solvant de type hydrocarbure à point d'ébullition élevé et rempli à   40     %   de son volume de boulets d'acier d'un calibre   de -1,5875   mm. La vitesse de broyage est de 60 tours par minute.

   Après la récupération et l'élimination de l'huile comme décrit dans les exemples précédents, 25 g de cette matiè- re sont pressés à une température de   2200   C avec un temps de maintien de 1 minute à la température de pointe   sous,une   pression de 280 kg/cm2 qui est d'abord introduite à 2000  C. La disper- sion réfractaire obtenue est constituée d'environ 0,09 partie en volume d'oxyde de thorium et de 3,26 parties en volume de , nitrure d'aluminium par partie en volume de tungstène métal- lique. La résistance à la rupture transversale est de 7700 kg/ cm2, sa densité est de 7,20 g/cm3, sa dureté Rockwell A de 90,9 et la résistance aux chocs est de 20,8 kg-m/cm2. La densité re- présente 96,2 % de la densité théorique prévue pour cette composition. 



    EXEMPLE 41.    



   20,4   g     ,d'un   échantillon de poudre de molybdène fine- ment divisée contenant, à l'état dispersé,   10 %   en poids d'oxyde de thorium sous la forme de cristaux distincts d'un calibre de   100   millimicrons, sont mélangés à   26,1   g de nitrure 

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 d'aluminium   'de\ .;

   l'exemple   21 et ces matières sont broyées, ré- cupérées du   biibyeur   et lavées jusqu'à être exemptes d'huile comme décrira l'exemple précédent, 18 g de cette matière sont pressés   dansâtes   conditions décrites à l'exemple précédent et la   dispersion   réfractaire obtenue montre une résistance de la rupture transversale de 6300   kg/cm2,   une dureté Rockwell A de 
91,5, une résistance aux chocs de 15,6   kg-m/cm2   et une densité de 4,63 g/cm3. Cette densité représente 99,5 % de la densité théorique prévue pour cette composition.

   La dispersion est constituée de 20 % en volume d'une phase métallique liante de molybdène contenant, à l'état dispersé, 10 % en poids par rapport au poids du molybdène de particules d'oxyde de thorium distinctes d'un calibre de 100 à 200 millimicrons, et une phase réfractaire comprenant 80 % de la dispersion de particules de nitrure d'aluminium finement divisées. Jette matière montre une résistance élevée ainsi qu'une résistance au boursouflement exceptionnelle, même à des températures'allant jusqu'à 1500  C dans des atmosphères inertes. 



   . EXEMPLE 42. 



   322,7 g du nitrure d'aluminium de l'exemple 21 et 
19,2 g du tungstène métallique de l'exemple 23 sont broyés en '      utilisant 2500 g d'éléments ou joncs en forme de bâtonnets de forme cylindrique constitués de cobalt et de carbure de tungs- tène et 350 cm3 d'une huile de type hydrocarbure à point d'é- bullition élevé dans un broyeur à boulets en acier garni de caoutchouc d'une capacité de 1,1 litre. Le broyage est effec- tué pendant une période de 500 heures à une vitesse de 60 tours par minute.

   Le mélange broyé de tungstène et de nitrure      d'aluminium est récupéré comme décrit dans les exemples pré-   cédents. '    

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La poudre obtenue intimement mélangée est constituée de 99 parties en volume de nitrure d'aluminium   et* de   1 partie. en volume de tungstène métallique, les deux phases ayant des calibres particulaires inférieurs à 1 micron. 14 g de cette poudre sont pressés dans une atmosphère d'azote, la pression étant appliquée à une température de 2000  C. Une pression de 280   kg/cm2   est utilisée. 



   Le corps dense obtenu suivant l'invention'est cons- titué d'une dispersion de 99 parties en volume de nitrure d'aluminium dans une partie en volume de tungstène métallique. 



  Sa densité est de   3,42   g/cm3, ce qui est la densité théorique prévue pour la composition. Ce corps est dur et solide, résis- te à la corrosion et à l'érosion et est tout à fait approprié pour des applications structurales à température'élevée. 



   EXEMPLE   43.   



     244,5   g du nitrure d'aluminium de l'exemple 21 et . 



    19,2   g du tungstène métallique de l'exemple 23 sont mélangés, broyés et récupérés du broyeur comme décrit dans l'exemple pré- cédent. Le pressage est aussi effectué dans les mêmes conditions et le corps dense obtenu suivant l'invention est constitué d'une dispersion de 75 parties en volume de nitrure d'aluminium dans,une, partie en volume de tungstène métallique. La densité du corps pressé à chaud est de 3,34 g/cm3, ce qui représente la densité théorique de cette composition. Cette composition est plus solide, plus ductile, mais autremert similaire du point de vue propriétés et utilité à la composition de l'exemple   42.   



   EXEMPLE   44.   



   Une solution de tungstate d'ammonium est préparée en dissolvant de l'oxyde de tungstène dans un excès d'hydroxyde d'ammonium concentré. Cette solution contient   11,2 %   d'oxyde tungstique. 6317 g de la solution de tungstate d'ammonium sont ajustés à un volume de 6 litres. 1821 g de sol d'oxyde de titane à 22 %, l'oxyde de titane étant sous la forme d'agrégats sphé- riques d'un calibre de 20 millimicrons de ############## 

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 de particules de calibre de 5 à 10 millimicrons sont mélapgés à 1713 g d'un so. d'alumine à 3,5 %, l'alumine étant sous la forme de   particul@s   d'un calibre de 20 millimicrons. Le pH      des sols mélangés   @t   ajusté à 1 avec de l'acide chlorhydrique et le mélange est alors ajusté à un.volume total de 6 litres. 



   2970 cm3 d'une solution d'acide chlorhydrique à 18,5 % aqueuse est ajustée à 6 litres n volume avec de l'eau. Un fond de 6 litres d'eau distillée   @t   ajusté à un pH de 1 avec de l'acide chlorhydrique. 



   La solution des   @ols   mélangés d'oxyde de titane et d'alumine, la solution de ignstate d'ammonium et la solution de l'acide chlorhydrique et ie l'eau'sont versées à débits' égaux simultanément dans le  @nd   précité vigoureusement   agité.   



   Le mélange précipité obtenu d'oxyde tungstique, de dioxyde de titane et d'alumine est lavé par décantation et centrifugation, et séché dans un four à air jusqu'au lendemain à 250 - 300  C. 



   Le poids récupéré à ce stade est de 1076 g. Cette matière est alors calcinée dans un four à 400 - 450  C jusqu'au lendemain et le poids diminue jusqu'à 956 g. Cette matière est alors réduite à l'aide d'hydrogène dans un four chauffé   électrique-   ment dans un courant d'hydrogène sec pur, d'abord à 600 C et      enfin à   1000    C. Dans ces conditions, l'oxyde tungstique est transformé en tungstène métallique en un mélange colloïdal avec du monoxyde de titane et de l'alumine. 



   826 g de ce mélange sont récupérés et l'analyse montre qu'il a une teneur en oxygène de 22,1 % à ce stade. 



     141   g de carbone sont mélangés à cette matière et le mélange est chauffé dans un four tubulaire en matière céramique dans une atmosphère d'azote   à'une   température de 1250  C. 



   L'atmosphère est alors remplacée par une atmosphère d'ammo- niac et le système est maintenu à 1250  C pendant 15,5 heures, après quoi il est chauffé jusqu'à   1550    C et maintenu à 

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 cette température pendant 22,5 heures. 



   Le produit obtenu est un mélange colloïdal intime de tungstène métallique et de nitrure de titane, avec une petite quantité d'alumine et de nitrure d'aluminium. L'examen aux rayons X de cette poudre montre qu'elle est constituée de cristallites de tungstène, de 30 millimicrons de diamètre, conjointement avec du nitrure de titane, de 17,5 millimicrons de diamètre. L'alumine. et le nitrure d'aluminium sont au- dessous de la limite de détection aux rayons X. 



   Le produit est'un peu aggloméré, comme indiqué par sa surface d'azote de 2 m2/g, ce qui est considérablement in- férieur à celle qu'on obtiendrait avec un mélange de cristaux . non agglomérés du calibre indiqué par les rayons X. 



   274 g de cette composition, 1,5 g d'une poudre de cobalt pur d'un calibre de 1 micron et   4996   g de bâtonnets ou de joncs de tungstène sont chargés dans le broyeur à bou- lets garni de caoutchouc, conjointement avec 180 cm3 d'une huile de type hydrocarbure non volatile. La capacité du broy- eur est d'environ 1300 cm3. Le broyage est effectué à une vi- tesse de 60 tours/minute pendant 5 jours. 



   Pendant le broyage, 13 g de tungstène sont recueillis par le produit, à partir des bâtonnets de tungstène en raison de l'attrition partielle pendant le broyage. Cette poudre s'est révélée, lors de l'analyse chimique, être composée de 
2,59 parties en volume de nitrure de titane et de 0,58 partie en volume d'alumine par partie en volume du métal qui est constitué de 98 % en volume de tungstène et de 2 % en volume de cobalt. La densité théorique prévue pour cette composition,      qui est calculée en supposant que l'on puisse ajouter les vo- lumes spécifiques des.constituants, est de 8,50 g/cm3. 

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   Un certain nombre   d'échantillons   réfractaires sont fabriqués à partir de cette poudre en la pressant à chaud à une température de 1800 à   1845    C, en utilisant une pression de 280 kg/cm2 et un temps de maintien à cette température de 1 minute. Les propriétés moyennes obtenues sont les suivantes:. la densité est de 8,52 g/cm3, la dureté Rockwell A est de 90, la résistance à la rupture transversale est de   11.060   kg/cm2 et la résistance aux chocs est de'38,48 kg-m/cm2. 



   Cette dispersion réfractaire constitue un outil de coupe excellent comme montré dans les essais suivants. Les échantillons d'acier durci, de qualité 4340, de dureté Brin- nel 351 sont usinés sur un tour en utilisant une avance de 
0,254 mm, une profondeur de coupe de   1,2?   mm et une vitesse exprimée en mètres en surface/minute de   274   mètres environ. 



   Après 3 minutes de coupe, l'usure moyenne du bord coupant ou du taillant est d'environ 0,127 mm, l'usure locale la plus élevée observée est de 0,1524 à 0,2032 mm et la profondeur .de cratère est d'environ 31,75 microns. , 
Dans un essai d'usinage sur un tour, dans lequel l'avance est de 0,762 mm, la profondeur de coupe de 3,175 mm et la vitesse en surface de 91,2 mètres par ninute, un usi- nage de 1 minute donne pour   résultat.une-usure   locale de 50,8 microns et une usure moyenne de 50,8 microns; ainsi qu'une profondeur de cratère nulle.

   Les courbes de durée de vie de l'outil sont calculées sur le même acier, en utilisant une vitesse en surface de 152.mètres par minute, une avance de 
0,508 mm et une profondeur de coupe de 1,587   mm,   et l'outil fonctionne sans défaillance pendant une période de 19 minutes et de   45   secondes. A la fin de cet essai, l'usure et la for-   mation de cratère ne sont pas excessives ; bienqu'un léger   écaillement - 

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 provoque une certaine détérioration du fini   d@   la surface de la dispersion réfractaire à ce stade. Dans des conditions , similaires à une vitesse en surface de 121,6   nôtres   par minu- te, la vie de cette matière réfractaire est de 14 minutes et de 15 secondes. 



   A titre d'indication supplémentaire de la solidité excessivement µlevée de cet outil, ce dernier est utilisé- sous forme d'une seule dent dans une tête de fraisage pour découper du fer   co@lé     maléable   suivant une profondeur de cou- pe de   0,254   cm, une avance de 1,016 mm par dent, et une vi- tesse de 60 mètres   en   surface par minute. Aucune usure par formation de cratère   @   usure du taillant observable et aucu- ne défaillance de   l'out..   n'ont suivi, même après une coupe de 1,68 cm de métal,   l'es@i   étant terminé à ce moment. 



   Par conséquent, ce   util   fonctionne d'une façon re- marquable à la fçis dans le.' conditions de broyage pratiques du type les plus dures et da , les conditions où on n'emploie normalement que des outils   en@éramique   les plus résistants à l'usure. 



   EXEMPLE 45. 



   Un broyeur à boulets en   aci@   avec un volume de 
1,3 litre est chargé de 114 g de ni.'ure de'titane finement divisé, de 17,1 g de nitrure   d'alum@ium   et de 90 g de tung- stène broyé dans un broyeur à boulets. On charge également dans le'broyeur   450   g d'une huile du   t@e   hydrocarbure ayant   ' un   point d'éclair de   130 C,   et 5,75   kg  éléments de   tungsténe,   
Ce mélange est broyé dans un broyeur à mulets pendant 5 jours.

   La récupération du produit est   el'ectuée   entransfé- rant la suspension du broyeur à boulets jans un chaudront de résine la suspension se dépose et le   liqiide   qui surnage est enlevé par un siphon.   Le   gâteau humide est lavé de façon   r@étée   avec de l'hexane et est   ensu@te   séché sous vide. Le chaudron de résine contenant la pcudre sèche est 

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 ouvert dans une   atmosphère   inerte dans une boite sèche et la rési-   ,   ne est tamisée à   trave@s   un tamis de 0,210 mm. 



   Un échantillon   c   cette dispersion en poudre de   0,210   mm est pressé à chaud suivant le procédé suivant: l'échantillon est   chauff@ à   1900 C dans un moule de graphite et maintenu à cette température pendant 6   minutes.' Une   pres- sion de 280 kg/cm2 est alors appliquée et maintenue pendant un total de 5 minutes, l'échantillon est alors autorisé à re- froidir rapidement. Ces   opérations   sont réalisées dans une de- mi-atmosphère d'azote. 



   L'échantillon obtenu a une résistance à la rupture trans- versale de 9527 kg/cm2, une résistance aux chocs de 6,24 kg-m/ cm2 et une dureté Rockwell A dE 90,1. La densité de 7,7 g/cm3 est égale à   100   de la densité théorique prévue pour cette éompo-   . sition,   qui contient environ   3, @   parties en volume de nitrure de titane et environ 0,8 partie er volume de nitrure d'aluminium par'partie en volume de tungstène. 



   Cette dispersion réfractaire est utilisée pour fabriquer une pièce rapportée d'outil coupant et employée comme outil cou- . pant sur de l'acier 4340. Elle constitue un excellent outil de coupe à vitesse élevée à 274 mètres en surface par minute, en utilisant une avance de   0,254   cm/révolution et une profondeur de coupe de 1,27 mm. Après 3 minutes de fonctionnement,   l'outil.   a une usure moyenne du taillant de   0,1778   mm   sèulement   et une profondeur de cratère de 25,4 microns. A une vitesse en surface par minute de 91,2 mètres, également sur de l'acier de qualité 
4340, en utilisant une avance intensive de 0,762 mm et une pro- fondeur de coupe de 3,175 mm, cet outil coupe de façon   satisfa.'   , santé et résiste à la rupture.

   Après une minute, l'outil coupai . a une usure moyenne du bord coupant de 76,2 microns seulement   @t   aucune , 

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 usure par formation de cratère mesurable, 
Cet outil fonctionne pendant 30 minutes sans   dé-   faillance sur de l'acier   4340 à   une vitesse de 112,5 mètres en   surface/minute,   avec une profondeur de coupe de 3,175 mm et une avance de 50,8 microns et il présente une usure   du   bord coupant de 91,6 microns seulement et une profondeur de cratè- re de 25,4   microns.   Le fini de la pièce de travail est excel- lent. 



     EXEMPLES   46 -   60.   



   Les exemples suivants illustrent d'autres com-   .positions   qui sont préparées de manière similaire à celle décrite. à l'exemple   1. 'Les   conditions spécifiques utilisées dans les opérations de broyage et de pressage à chaud, l'ana- lyse chimique de la poudre, et la composition nominale ainsi que les propriétés des pièces pressées sont données dans les tableaux donnés ci-après.

   Le fonctionnement de la dispersion réfractaire sous forme d'une pointe de coupe est décrit sé- parément pour chaque exemple, 

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 EMI75.1 
 1-1 TABLEAU 
 EMI75.2 
 
<tb> Exem- <SEP> Quantités <SEP> de <SEP> matières <SEP> de <SEP> Conditions <SEP> de <SEP> traitement <SEP> Analyse <SEP> de <SEP> la <SEP> poudre <SEP> Calibres <SEP> des
<tb> ple <SEP> départ <SEP> (grammes) <SEP> dans <SEP> un <SEP> broyeur <SEP> à <SEP> boulets <SEP> cristaux <SEP> déterminés <SEP> par <SEP> examen
<tb> aux <SEP> rayons <SEP> X.
<tb> 



  . <SEP> TiN <SEP> AIN <SEP> Al2O3 <SEP> 'Il <SEP> Co <SEP> Elé- <SEP> Poids <SEP> !)urée <SEP> de <SEP> % <SEP> C <SEP> % <SEP> 0 <SEP> % <SEP> N <SEP> 'Surface <SEP> TiN <SEP> W <SEP> '' <SEP> 
<tb> 
 
 EMI75.3 
 o ments (gram- broyage de N 2(m2/g ..##- #- -' ¯¯¯.. ' - ¯ ¯ ¯ , nies)¯¯ ¯¯¯¯¯¯ 
 EMI75.4 
 
<tb> 45 <SEP> 114 <SEP> 17,1 <SEP> - <SEP> 90,0 <SEP> - <SEP> W <SEP> '5,75 <SEP> 5 <SEP> jours <SEP> 1,15 <SEP> 1,68 <SEP> 10,26 <SEP> 10 <SEP> 19 <SEP> 30
<tb> 46 <SEP> ' <SEP> 114 <SEP> 17,1 <SEP> - <SEP> 90,6 <SEP> 1,6 <SEP> W <SEP> 5,58 <SEP> 6 <SEP> jours <SEP> 1,34 <SEP> 1,80 <SEP> 8,64 <SEP> 8,6 <SEP> -
<tb> 47 <SEP> 66,6 <SEP> 9,9 <SEP> - <SEP> 90,0 <SEP> - <SEP> W <SEP> 7,86 <SEP> 5 <SEP> jours <SEP> 1,11 <SEP> 2,01 <SEP> 8,37 <SEP> 11 <SEP> 27
<tb> 
 
 EMI75.5 
 48 89,5 17,4 fui' - 125 - W 6, 64 5 jours 0, 24 3,12 9, 07 ' =r 22 30 - . 



  49 64,0 6t2 60 - W 7, 00 16 heures 0,81 0,80 11,39 - 5, 6 37 29 
 EMI75.6 
 
<tb> 50 <SEP> 72,8 <SEP> 7,0 <SEP> - <SEP> 77,2 <SEP> - <SEP> WC <SEP> ' <SEP> 3,44 <SEP> 15 <SEP> heures- <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 51 <SEP> 94,0 <SEP> . <SEP> 17,2 <SEP> 100- <SEP> w <SEP> 7,50 <SEP> 8 <SEP> jours <SEP> 1,18 <SEP> 4,80 <SEP> 6,39 <SEP> 8,8 <SEP> 27 <SEP> 23
<tb> 
 
 EMI75.7 
 52 114 17,1 - 169 - . WC 4,00 5 j ours 1,50 1,43 8, 00 8,16 - - 53 63 9,45 - 69,5 - W - tu, 70 16 heures 0,81 0, 94 11,10 6,1 40 . 25 
 EMI75.8 
 
<tb> 54 <SEP> 54,3 <SEP> 8,15 <SEP> - <SEP> 104,2 <SEP> .- <SEP> W <SEP> 4,72 <SEP> 16 <SEP> heures <SEP> 0,73 <SEP> 0,70 <SEP> 8,34 <SEP> 5,5 <SEP> 32 <SEP> 25.
<tb> 



  55 <SEP> 47,8 <SEP> 7,17 <SEP> - <SEP> 139,0 <SEP> - <SEP> W <SEP> 4,71 <SEP> 16 <SEP> heures <SEP> 0,63 <SEP> 0,72 <SEP> 5,57 <SEP> 4,6 <SEP> 39 <SEP> 25 <SEP> 
<tb> 
 
 EMI75.9 
 56 114 17,1 - 55,2 1,2 W 5,00 6 jours 1r23 2,08 9,54 11 22 33 57 39,9 1,78 8 - 16,6 - W b,38 . 16 heures - - - .. ¯ ¯ 58 36,1, 2,51 a - 25,0 0,8 W 6,24 16 heures - - - .-- - - 
 EMI75.10 
 
<tb> 59 <SEP> 43,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 30 <SEP> - <SEP> W <SEP> 7,00 <SEP> 16 <SEP> heures <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 
 
 EMI75.11 
 60 43,5 - ' - 7,0 0319 W 6,31 16 heures - - - - - - 
 EMI75.12 
 
<tb> @ <SEP> = <SEP> aluminium <SEP> atomisé <SEP> remplaçant <SEP> le <SEP> nitrure <SEP> d'aluminium.
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 76> 

 



  TABLEAU II. 
 EMI76.1 
 



  ####'####'""######""'" Composition réfractaire 
 EMI76.2 
 
<tb> Parties <SEP> de <SEP> matière <SEP> réfrac-
<tb> @ <SEP> taire-par <SEP> par- <SEP> Composition
<tb> Conditions <SEP> de <SEP> pres- <SEP> Propriétés <SEP> mécaniques <SEP> tie <SEP> de <SEP> métal <SEP> Composition <SEP> de <SEP> la
<tb> 
 
 EMI76.3 
 DIe I:><it!.c hase "méta liaue pie boLb.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.###:

  ###############*"#######* n  Tema Atmos- Résis- Dureté 'Densité observée / TiN AIN'AL 0 %W % C % autres 
 EMI76.4 
 
<tb>  C <SEP> de <SEP> phère <SEP> tance <SEP> Rockwell <SEP> densité <SEP> calculée' <SEP> ' ' <SEP> 
<tb> main- <SEP> à <SEP> la <SEP> A
<tb> tienruptu-
<tb> (min) <SEP> re
<tb> transversale
<tb> 
 
 EMI76.5 
 45 l90Ck 6 N 2 9527 90,1"' 7,7/7,75 3s4 0,8 100 - 46 1750 5 N2 12341 90,2 8,23/8,35 - 2,10,6 - 97,9 2,1 - 47 1810 2 vide - 90,4 907/9,iz 2,1 0,5 - ¯i00 - 48 1800 1 vide 10388 86,2 8e!1/8,53 2,9 0,6 - 100. - - 49 1500 4 vide 10528 88,8 8,06/7,86 3,0 0,6 - 100 - - 50 1600 4 vide 11815 - 88,8 7, 96/8, OI. ),4 0,5 - 100 - 51 1800 2 vide 17413 90,6 8,49/8,69 2,9 - 0,6 100 - .

   - 52 1900 6 vide 9212 91$0- 8,53/8,86 2,4 0,6'- 846 ¯ 15,4 wc/'co 1800 vide 8918 91,,3 8,65/8,86 2,4 0,6 84s6 - 15,4 wc/co 
 EMI76.6 
 
<tb> 53 <SEP> 1850 <SEP> 4 <SEP> vide <SEP> 7280 <SEP> 87,8 <SEP> 7,60/7,97 <SEP> 3,1 <SEP> 0,8 <SEP> - <SEP> 100 <SEP> - <SEP> -
<tb> 54 <SEP> 1850 <SEP> 4 <SEP> vide <SEP> 8659 <SEP> 86,0 <SEP> 8,99/9,43 <SEP> 1,8 <SEP> 0,4 <SEP> - <SEP> 100-
<tb> 
 
 EMI76.7 
 55 1825 4 vide 11515 84,1 10,71/10,61 1#2 oye3 - 100 56 1780 5 vide - - 7,73/7,86 3,1 0,8 - 97,5 2,5 57 1700 4 vide 9562 89,0 7,97/8,03 3,7 Oe3 - 100 - - 
 EMI76.8 
 
<tb> 1600 <SEP> 4 <SEP> vide <SEP> 9723 <SEP> 87,4 <SEP> 8,13/8,05 <SEP> 3,5 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 98,1 <SEP> 1,9 <SEP> 
<tb> 59 <SEP> 1750 <SEP> 4 <SEP> vide <SEP> 8148 <SEP> 88,4 <SEP> 8,50/8,56 <SEP> 3,4 <SEP> - <SEP> - <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 
<tb> 60 <SEP> 1750 <SEP> 4 <SEP> vide <SEP> 6482 <SEP> 88,2 <SEP> - <SEP> 6,

  0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 97,2 <SEP> 2,8 <SEP> -
<tb> 
 

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EXEMPLE 46. 



   Un outil co pant est fabriqué comme décrit à l'exemple 1 à partir de la bille pressée montrée à l'exem- ple   46   dans les tableaux I et II. Cet outil coupant est ex- périmenté sur de l'acier de qualité   4340   à une vitesse en surface de 152 mètres/minute, en utilisant une avance de   0,254   mm et une profondeur de coupe de   1, 27     mm.   L'outil fonctionne de façon satisfaisante. Après 3 minutes sans dé- faillance, il montre une usure moyenne du taillant de 101,6 microns et une profondeur de cratère de   25,4   microns seule- ment.

   A une vitesse de 61 mètres en surface par minute, en utilisait une profondeur de coupe de 1,587 mm et une avance de 
0,762 mm, cet outil ne montre aucune usure du taillant et aucune usure par formation de cratère, lorsqu'il fonctionne pendant 1 minute. Dans un autre essai à une vitesse en sur- face de 91,2 mètres par minute, en utilisant à nouveau une profondeur de coupe   d@   1,587 mm et une avance de 0,508 mm, cette pointe'coupante fonctionne'pendant 30 minutes sans dé-   , faillance,   en donnant un excellent fini à la pièce   de,tra-   vail et elle présente une usure du taillant de 101,6 microns seulement et une profondeur de cratère de 25,4 microns seu- lement. 



    EXEMPLE 47.    



   Une cuvette de molybdène est chargée de 73 g d'un nitrure de titane colloïdal actif dans une atmosphère inerte et est placée dans un four tubulaire en matière céramique. 



   Cette matière est calcinée pendant 16 heures à   1200 C   dans une atmosphère d'ammoniac. Le four est ouvert à l'air et on récupère 69 g d'une poudre brune friable. Cette matière a la composition suivante:   2,l6 %   d'oxygène,   0,04 %   de carbone,   @7,1 %   de titane,et   20,55 %   d'azote. Cette poudre a une sur- face spécifique de 7,3 m2/g, ce qui correspond à un calibre particulaire de 155 millimicrons, l'examen aux rayons X 

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 révèle que la seule phase présente est   constituée   par du      nitrure de titane.

   Uns dispersion réfractaire est préparée à partir de ce nitrure de titane, en combinaison avec du nitrure d'aluminium et du tungstène,   comme    l'exemple   45, mais en utilisant des conditions opératoires données aux tableaux 1 et II pour l'exemple   47.   L'outil coupant   àbri-   qué à partir de cette matière fonctionne de manière excel- lente lorsqu'on l'utilise pour couper l'acier 4340. A une vi- tesse en surface supérieure à 274 mètres en surface/minute et une profondeur de coupe de   1,27   mm et une avance de ' 0,254 mm, cet outil montre une usure du taillant de 101,6 mi- crons et une profondeur de cratère de 50,8 microns, quand on le fait fonctionner pendant 3 minutes. Cet outil fonctionne sans défaillance et produit un excellent fini sur la pièce de travail.

   Sur.de l'acier 4340, à une vitesse' en surface par minute de 132 mètres, en utilisant une profondeur de coupe de 
3,175 mm et une avance de 0,762 mra, cet outil présente une usure du taillant de 50,8 microns seulement et aucune usure par formation de cratère mesurable après 1 minute de fonction- nement. Cet outil coupant est utilisé pour enlever les barbu- res d'un nouveau loch constitué d'acier 4340, et coupe sur une longueur totale de'91,44 cm avec 'une usure du taillant de 
101,6 microns seulement et une profondeur de cratère de 63,5 microns, en donnant 'un excellent fini à la pièce de travail. 



   Les conditions sont ici. de 97 mètres en surface/minute, une vitesse de 0,508 mm et une profondeur de coupe de 3,175 mm.      

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   EXEMPLE 48. 



   On prépare un outil coupant à partir de la bille traitée à chaud préparée pour   l'exemple   48 comme montré aux tableaux 1 et 2.' Ce   oùtil   coupant expérimenté sur du fer coulé a une vitesse an surface de   152   mètres/minute, en uti- lisant une avance de 0,508 mm et une profondeur de coupe de 
1,27 mm, des coupes pendant 91 minutes sans défaillance. 



   Egalement sur du fer coulé et à une vitesse en surface de      
231 m/minute, avec les mêmes conditions de.profondeur de coupe et   d'avance,   cet'outil coupe pendant 43 minutes sans défaillance. 



   Une autre dispersion pressée de cette même poudre donne un outil coupant ayant une vie de 43 minutes et 30 se- condes sur de l'acier   4340   à une vitesse   en   surface de   121,6.   m/minute, une avance de 0,508 mm et une profondeur de 1,587 mm. La même pointe est utilisée pour effectuer un fraisage .sur du fer coulé malléable à une vitesse en surface de 60 m environ par minute, en utilisant une profondeur de coupe de 2,54 mm et une avance de   1,016   mm par dent et découpe un, total de   58,736 cm   avant qu'une défaillance se produise. 



    EXEMPLE 49.    



   En utilisant un nitrure de titane commercial, une dispersion réfractaire pressée à chaud est préparée comme à l'exemple 45, dans les mêmes conditions que l'exemple 49 (voir tableaux 1 et 2). Un outil coupant est préparé   à,partir   de cette matière, lequel outil fonctionne, de manière excel- lente, sur de l'acier à une vitesse de 121,6 m en surface ' par minute -et montre une usure faible et une vie longue. 

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    EXEMPLE 50.    



   Un outil coupant est fabriqué comme décrit à l'exemple 45, en utilisant un nitrure de titane finement divisé: On obtient un outil coupant dur et solide qui fonc-   .tionne   de façon satisfaisante sur de l'acier à une vitesse en surface   de,91:,2   m/minute, avec une durée de fonctionne- ment ou vie longue. 



    EXEMPLE 51.    



   Un outil coupant fonctionnant à vitesse élevée est préparé à partir de la   dispersion   réfractaire pressée à chaud montrée pour l'exemple 51.dans le tableau. Cet outil est préparé suivant le procédé de l'exemple 45 et il cons- titue un outil réfractaire de coupe stable vis-à-vis des chocs thermiques,, Cet outil coupant coupe pendant 9 minutes et 12 secondes sur de   l'acier     4340   d'une dureté Brinnel 203, lorsqu'on expérimente à une vitesse en surface de 167 m/minu-' te, en utilisant une avance ou déplacement latéral de   0,508        mm et une profondeur de coupe de 1,587   mm.   



    EXEMPLE 52.    



   Le premier outil coupant de l'exemple 52   au@ta-     bleaux   1 et 2 est expérimenté sur de l'acier   4340   et fonc- tionne de manière excellente, comme montré par l'essai suivant: 
A une vitesse en surface de 258 mètres par minute, en utili- sant une profondeur de coupe de 1,27 mm et une avance de   0,254   mm, cet outil fonctionne pendant 3 minutes   sans'défait-   lance et présente une usure du taillant de 1,016 mm seulement      et une profondeur de   cratère   de 38,1 microns seulement.      



   A une vitesse de 112,5 m en surface par minute, en utilisant une profondeur de coupe de 3,175 mm et une avance de   0,508   mm, cet outil -ne fonctionne que pendant 1 minute avec une   usu@e du   taillant de 25,4 microns seulement et aucune usure par   formation   

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      de cratère mesurable.

   Egalement à une vitesse en surface   de   
112,5   mètres/minute, avec.une   profondeur de coupe de 3,175 mm et une avance dé   0,76@    mm,   cet outil fonctionne de manière excellente pendant 15 minutes et 27 secondes, 
Le second   o,til   coupant, préparé à partir de la même dispersion en pordre, avec les propriétés montrées dans les tabléaux, manifeste également des propriétés de pointes      coupantes excellentes lorsqu'on l'expérimente sur de l'acier 
4340 à une vitesse en surface de 304 mètres par minute. Cet outil   fonctionne,de   façon satisfaisante pendant 3 minutes, avec une usure du taillant de 76,2 microns seulement et une profondeur de cratère de   0,1397   mm.

   A une vitesse en surface ,   de 99   mètres/minute, cet outil coupe de façon satisfaisante pendant 10 minutes avec une usure du.taillant de 50,6 microns' seulement et une profondeur de cratère de 6,35 microns   seu- .   lement. Dans un essai de fraisage sur du fer coulé malléable . cette pointe coupante montre une solidité dépassant celle 'les autres pointes de coupe commerciales utilisées sur ce type de' matière. Cet outil est expérimenté à une vitesse de 78   @etres   . en surface/minute, une profondeur de coupe de 2,54 mm, avec des.avances de 0,208 mm, 0,432 mm et 0,953   mm.   Dans toutes. ces conditions, l'outil fonctionne de façon satisfaisante sans défaillance. 



   EXEMPLE 53. 



   La bille pressée à chaud montrée pour l'exemple 
53 dans le tableau est utilisée pour fabriquer un outil coupant et est expérimentée sur de l'acier 4340 de dureté 
Brinnell supérieure à 307. Cet outil, à une vitesse en sur-   ",   face de 112,5   mètres/minute,   avec une profondeur de coupe de 1,587 mm et une avance de 0,508 mm, a une existence de 
66 minutes et   de 30   secondes. A une vitesse en surface 

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 de   161   mètres/minute, cet outil a une vie de 18 minutes. 



   EXEMPLE 54. 



   Une dispersion réfractaire est préparée comme à l'exemple 45 et dans les conditions montrées dans les tableaux 1 et II pour l'exemple 54. Cette matière cons-   titue 'un   outil coupant solide et dur qui a une vie de 
23 minutes et 30 secondes sur de l'acier   4340   à une vi- tesse de   121,6 mètres   en surface/minute. 



   EXEMPLE 55. 



   Une dispersion réfractaire extrêmement dure et solide montrée pour l'exemple 55 dans les tableaux I et II est   conforme   suivant un outil coupant pour de l'acier 6t expérimentée sur de l'acier   4340 à   une vitesse en surface de 125 mètres/minute, en utilisant une profondeur de cou- pe de   1,587   mm et une avance de 0,508 mm. Cet outil fonc- tionne de façon satisfaisante pendant plus de 9 minutes sur de l'acier 4340 . 



   EXEMPLES 56 '- 60.. 



   Les cinq exemples suivants sont préparés comme à l'exemple   45P   si ce   n'est   qu'après la période de.broya- ge indiquée dans le   tabl@u   pour la suspension du nitrure de titane et du nitrure d luminium, le tungstène .finement divisé est ajouté au   broyeu-   à boulets et dispersé dans la suspension par un broyage   su@plémentaire   de deux heures.. 



   EXEMPLE 56. 



   Un outil coupant réfractaire dur prévu pour de ' l'acier est préparé   conune à   l'exemple   45   à partir de la dispersion réfractaire montrée pour l'exemple 56 dans les tableaux./Dans les essais d'usinage sur de l'acier de qua- lité   4340, à   une vitesse en surface de 304 mètres/minute, en utilisant une profondeur.de coupe de 1,27 mm et une avance de 0,254 mm, cet outil coupant réfractaire a une 

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 usure du taillant de 101,6 microns et'une profondeur de cratère de 38,10   Microns   après une coupe de 3 minutes sans défaillance.

   Sur le même acier à une vitesse de 109 mètres en surface par   minute$   avec une profondeur de cou- pe   de,3,175   mm et une avance de 0,762 mm, cet outil mon- tre une usure du taillant de   25,4   microns seulement et aucune usure par formation de cratère mesurable après 1, minute de fonctionnement. 



   EXEMPLE 57. 



   Une bille pressée à chaud est préparée de la mê- me manière que celle de l'exemple 45, avec les exceptions mentionnées ci-dessus. Le procédé de préparation et les propriétés physiques sont donnée, dans les tableaux I et   Il.   



   Un outil coupant fabriqué à partir de cette ma- tière constitue un excellent outil de coupe sur   de l'acier   et du fer coulé, lorsqu'on utilise à une avance de 91,2 à 
152,0 mètres en surface/minute, une profondeur de'coupe de        1,587   mm et une avance de 0,254 mm. 



    EXEMPLE 58.    



   Cette   composition.montrée   dans les tableaux I et 
II est préparée comme décrit ci-dessus, constitué un excel- lent outil decoupe sur du fer   coulé, à   une' vitesse en   sur- , .   face de 121,6 mètres/minute, avec une profondeur de coupe de 
3,175 mm et une avance de 0,508 mm. 



    EXEMPLE 59.    



   ' Un outil coupant est fabriqué comme décrit à l'exemple 45 à partir de la dispersion réfractaire pressée montrée pour l'exemple   59   dans les tableaux I et II. Cet outil coupant présente une résistance à l'usure excellente lorsqu'on   Inutilisé   pour couper de l'acier 4340   à   une vites- se   de 91,2   mètres en   surface/minute'avec   une profondeur de 

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 coupe de   3,175   mm et une avance de   0,254     mm..   



   EXEMPLE 60. 



   La dispersion réfractaire   pressée' à   chaud montrée dans les tableaux I et II pour l'exemple 60 est utilisée pour fabriquer une pointe de coupe pour acier. Cet outil montre une résistance à l'usure exceptionnellemment et une sta- bilité aux chocs thermiques exceptionnelle et coupe des aciers à des vitesses allant jusqu'à 152 mètres en surface par minute avec une bonne durée de fonctionnement. 



   EXEMPLE   61..   



   Un broyeur à boulets est chargé'de 92 grammes de nitrure de vanadium commercial d'un calibre de - 0,044 mm qui sont broyés pendant 5 jours dans un   broyeur d'acier .   avec 6000 g d'éléments de tungstène et 150 g d'une huile de . ,type hydrocarbure. A cette suspension broyée de nitrure de vanadium finement divisé, on ajoute 77,8 g d'une poudre de tungstène préalablement broyée dans un broyeur à boulets. 



   Ces substances sont alors mélangées pendant 2 heures par broyage. La suspension obtenue est alors placée dans un chau- dron de résine et séchée ses vide. La poudre séchée est alors déchargée dans une atmosphère inerte et tamisée à tra- vers un tamis de 0,210 mm. Un hantillon de cette disper- , sion en poudre est utilisé pour abriquer une bille pressée à chaud et un outil coupant   comme récrit   à   l'exemple   45.      



   Les échantillons d'expérimentation écanique donnent-les      résultats suivants: résistance à la   vupture   transversale 
7854 kg/cm2, dureté Rockwell A :   86,4\et   densité :   9,18   g/cm3.      



   Cette densité constitue à peu près 98 % de   la.densité   es- pérée pour cette matière, qui a une conposition nominale de 3'parties en volume de nitrure de vanadium par partie en volume de tungstène métallique. 

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   Cet   échantillon   constitue un outil coupant e bonne qualité pour de l'acier, qui montre une résistance à l'usure et aux chocs thermiques qui est bonne. 



   EXEMPLE 62. 



   36 g d'une poudre de corindon colloïdal ayant une surface spécifique de 29 m2/g et un calibre du   crie-   tallites moyen d'environ 40 millimicrons sont   chapes   dans un broyeur d'acier de 1,9 litre avec 40 g   de la @udre   de nitrura de titane de l'exemple 1, 6 g de nitrure 'alumi- nium en poudre de l'exemple 21 et 93 g de la   poilre   de   tungstè-   ne métallique de l'exemple 23. 



   345 ml d'une huile de type hydrocarbuts à point   d'ébullition   élevé ayant un point d'éclair de 8 C ainsi que   6.622   g de bâtonnets ou joncs de tungstène méta lique sont également chargés dans le broyeur. Les élément: de tungstène métallique' sont sous la forme de petits   cylind@es,   de 6,35 mm      de diamètre et de 6,35 mm de long. Le broyeurst chargé et fermé dans une atmosphère d'azote pour   empêch@  l'oxydation de la matière pendant l'opération de   broyage, je   broyeur   tour-'.   ne sur des rouleaux garnis de caoutchouc pendant une période de 5 jours à raison de 90 révolutions/minute. 



   Le broyeur est relié à un système'sors vide et le contenu est séché sous vide en chauffant l'extérieur du broyeur avec la   yapeur   d'eau. La dispersion en poudre finement divisée obtenue   d'alumine,,de   nitrures et de mé- tal est récupérée du broyeur   et séparée   des éléments de      tungstène. Ces opérations sont effectuées dans une atmosphè- re d'azote. , 

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Les éléments de tungstène Ierdent 29 g lors du broyage de 5 jours, Cette quantité, adulée aux 93 g de la poudre de tungstène métallique   init.   alement cra rgée dans-le broyeur, donne un total de   122   g de tungstène métallique   incorporé   dans la composition. 



   L'analyse chimique de la   dispersion   en poudre montre qu'elle contient environ 18 % Al2O3, 20   %   TiN, 3 % AIN, et 59 % W. La surface spécifique est de 11 u2/g. 



   23 g de cette poudre sont placés   @ans   un moule de carbone, dans une atmosphère inerte, en utilisant des dis- ques de molybdène métallique comme séparateu:s. La tempéra- ture est élevée à 1775 C, sous vide, et après 5 minutes, une pression de 280 kg/cm2 est imposée. La température et la pression sont maintenues pendant 2,5 minutes. La pression est alors supprimée, l'échantillon est refroidi et ensuite enlevé du four. 



   Le corps compact réfractaire obtenu suivant l'in- vention est coups avec un diamant de façon à obtenir des échantillons pour expérimenter-la résistance à la rupture transversale, la résistance aux chocs, la dureté sur l'échel- le Rockwell A et la   '.ensilé.   Une coupe est fabriquée sous la forme d'une pièce reportée d'outil coupant pour métal. 



   La résistance à la rupture transversale est de 8750   kg/cm2,   sa résistance aux chocs de   1@ 68   kg-m/cm2 et sa dureté 
Rockwell A est de 91,8. La   den@té   est de 8,12 g/cm3 ce qui représente plus de 99 % de la débité théorique que l'on attendait pour ces compositions,   p@r   rapport aux volumes spé- cifiques des constituants initiaux.      



   . Un examen métallographique de ce coprs compact      montre que   l'alumine,   le tungstène et la phase nitrure sont      présents dans une région carrée de 10 mirons de côté, et,      

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   dans' 10   régions de   @e   genre de 100 microns carrés exami- nées, toutes montrenv ces mêmes caractéristiques   structu-   relies. Les corps compacts contiennent 1,5 partie d'alu- mine, 1,2 partie de nitrure de titane et 0,3 partie de ni- trure d'aluminium par partie de tungstène. 



   Une pièce rapportée d'outil coupant de cette com- position est testée sur de l'acier 4340, en utilisant une      profondeur de coupe de   3,175   mm, une vitesse en surface   de '   
91,2 mm/minute et une avarie de 0,762 mm par révolution. 



   Après 1 minute de coupe, l'usure du taillant constatée est de 50,8 microns et la profondeur de cratère de 12,7 microns. 



   La pièce rapportée d'outil coupant suivant l'in- vention peut couper de l'acier   4340,   même à une vitesse de 
274 mètres en surface/minute, avec une profondeur de coupe de 1,27 mm et une avance de 0,254 mm par révolution. Dans ce cas, l'usure moyenne du taillant est de 0,1524 mm en trois minutes et la profondeur de cratère est de 25,4 mi- crons. 



   Un autre outil coupant de cette composition est utilisé sous forme d'une seule dent dans une tête de fraisa- ge lors d'un fraisage classique pour couper de l'acier durci de qualité 4340, de dureté Brinnell 330, avec une   pro@on-   deur de coupe de 1,27 mm, une avance de 0,1778 mm par dent et une vitesse de 144 mètres en surface par minute.   L'usure   moyenne du taillant n'est que de 0,3048 mm et aucune   dé-   faillance ou boursouflement de l'outil ne s'ensuit, même      après une coupe de 6,10 mètres de métal, l'expérimentation étant arrêtée à ce point. Le fini. de la surface du métal à ce stade est encore très bon.

   Un outil coupant commercial* résistant à l'usure constitué de carbure de tungstène modifié et par du carbure de titane et du carbure de tantale testé 

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 suivant les mêmes conditions ne coupe que 122 cm de métal, l'essai étant arrêté   à   ce point en raison de la détériora- tion du fini de la surface du métal. L'usure moyenne du , bord coupant de l'acier commercial est alors de 0,6096   mm.   



   Un autre outil coupant de cette composition est utilisé sous forme d'une seule dent .dans une tête de frai- sage pour couper du fer coulé malléable suivant une   profon-.   deur de coupe de 0,254 mm, une avance de   1,016   mm par dent et une vitesse de 60 mètres en surface par minute. On n'a constaté aucune usure par formation de cratère ou aucune usure du bord coupant ainsi qu'aucune défaillance d'outil même après une coupe de 168 cm de métal, l'expérimentation étant alors arrêtée. 



   EXEMPLE   63.   



   51 g de la poudre d'alumine de l'exemple 62, 55 g de poudre de nitrure de titane de l'exemple   1,   8 g de poudre de nitrure d'aluminium de l'exemple 23 et 81 g   de@   poudre de molybdène métallique de l'exemple 8 sont placés dans un broyeur à boulets avec 350 millilitres d'huile de type hydro- carbure et 4883 g de bâtonnets ou joncs de molybdène métal- lique. Le broyage est effectué comme décrit à l'exemple 62 ainsi que la récupération du produit final. Les éléments de molybdène ne montrent aucune perte de poids pendant l'opéra- tion de broyage. 



   La dispersion intime obtenue suivant l'invention présente, d'après l'analyse chimique effectuée, une composi- tion suivante: 25,5 % en poids de Al2O3,  27,5 %   de TiN, 4 % 
AlN et 43 % Mo, 

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   17 g   de   @ette   poudre sont pli és dans une matrice 
 EMI89.1 
 de carbone et pres,4a avec l'ins%allat..>n décrite à llextm- #      ple 62, en utilisant les mêmes conditions de pression à 
 EMI89.2 
 1725*0* La dispersicn réfractaire obtel1e suivant l'invea-      tion a une résistance à la rupture   transversale   de 8750 kg/ 'cm2, une résistance aux chocs de 14,56 kg-m/cm2 et une   du-.   reté Rockwell A de 91,8.

   La densité est de 5,86 g/cm3, ce qui représente 100 % de la densité théorique attendue pour      cette composition. 



   L'examen métallographique de la dispersion réfrac- taire montre une interdispersion   d'al@mine,   de molybdène et des nitrures. Le calibre moyen des cristallites déterminé aux rayons X de   l'alumine   est de   420   millimicrons, celui de molybdène est de 71 millimicrons et celui du nitrure de tita- , ne est de 100 millimicrons. L'examen métallographique montre que tous les constituants sont présents à l'intérieur d'une région carrée de 10 microns de côté et que, parmi 10 régions de 100 microns carrés examinées, 9 montrent ces mêmes carac- téristiques structurales. La dispersion est constituée d'en- viron 1,5 partie d'alumine, de 1,2 partie de TiN et de 0,3 partie de AIN par partie de molybdène. 



   La pièce rapportée d'outil coupant suivant l'inven- tion, lorsqu'on l'utilise pour couper de l'acier   4340 à   une vitesse de   274   mètres'en surface par minute, avec   une.profon- .   deur de coupe de 1,270 mm et une avance de   0,254   mm par ré- volution, montre une usure du bord coupant de 0,1524 mm en 
3 minutes et une profondeur de cratère de 25,4 microns, 

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EXEMPLE 64 
2000 g d'une alumine alpha tabulaire d'un cali- bre de -0,044 mm, commercialement disponible sous forme d'une poudre d'alumine de qualité T-61,   sranx   chargea dans un broyeur d'acier à moitié rempli de boulets d'acier. 



  200 g d'eau sont ajoutés et la broyeur est mis en rotation à   raison   de   35   tours/minute pendant   144   heures, Après le broyage, l'alumine est récupérée, traitée avec un mélange d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique pour éliminer le fer,   lavée à   l'eau et séchée. 



   La poudre   d'alumine .   broyée a une surface spé-   cifique   d'environ 9 m2/g et un calibre particulaire moyen de 2 microns environ. 



     6   g de cette poudre d'alumine, 40 g de la pou- dre de nitrure de titane de l'exemple   1   et 6 g de la pou- dre de nitrure du'aluminium de l'exemple   21   sont placés dans un broyeur à boulets conjointement avec 5837 g des éléments de tungstène utilisés   à   l'exemple 62 et environ 200 ml d'huile de type hydrocarbure. Un broyage est effec- tué pendant 5 jours, comme décrit à l'exemple 62 et la ré-   cupération'du   produit s'effectue de   même..   



   La dispersion en poudre finement divisée obtenue est récupérée et séparée des éléments de tungstène. Ces opé- .rations sont effectuées dans une atmosphère d'azote. 



   Les éléments de tungstène perdent 48 g lors du broyage de   5,jours.   



     70   g de poudre de tungstène métallique de l'exemple 23 et toute la dispersion en poudre précédemment récupérée du broyeur sant placés dans un broyeur avec la même quantité d'éléments de tungstène et d'huile de type hydrocarbure uti- lisés   ci-dessus.   Le broyage est effectué pendant 2 heures, 

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 comme décrit   à   l'exemple 62 et la récupération' du produit. 



     S'effectue   de même. La dispersion en poudre finement divi-      sée obtenue   d'alumine,   de nitrures mélangée et de tungstène est   récupérée   du broyeur et séparée des   éléments   de tungstè-   . ne   dans une atmosphère inerte. Lea   éléments   de   tungstène   ne p perdent aucun poids lors de   l'opération   de broyage   de 3   heures. 



   23 gram'en du produit sont placés dans un moule de graphite dans une atmosphère inerte. La température   est@.   élevée à 1775 C sous vide et une pression de 280 kg/cm2 est imposée après 5 minutes. La température et la pression sont maintenues pendant 3 minutes, La pression est alors éliminée, l'échantillon est refroidi et est ensuite enlevé du four. 



   Le produit compact réfractaire obtenu est sensible- ment dense, très solide et a une résistance aux chocs   excel-   lente. Ce corps compact réfractaire peut constituer un outil de coupe excellent pour l'acier. Il contient 1,5 partie d'a- lumine,   1,2   partie de TiN et 0,3 partie de AlN par partie de tungstène. 



   Une pièce rapportée de coupe de cette composition est utilisée sous forme d'une seule dent dans une tête de fraisage pour couper de l'acier durci, de qualité 4340, de dureté   Brinnell   330, avec une profondeur de coupe de 1,27   mm, .   une avance de   0,1778   mm par dent-et une vitesse de 144 mè- tres en surface par minute environ. L'usure du bord coupant moyenne   n'est   que de 0,508 mm après une coupe de 244 cm de métal, l'expérimentation étant arrêtée à ce point. 



    EXEMPLE 65.'    
27 g de la poudre d'alumine de l'exemple 62 et 
35,7 g de la poudre de nitrure de titane du même exemple sont.placés dans un broyeur à boulets, conjointement avec la même quantité   d'éléments   de tungstène'et d'huile de ty- pe hydrocarbure, comme décrit à l'exemple 62. 

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   Le broyage esteffectué te la même façon que dé- crit à l'exemple 62 et la récupération du produit final se fait de même. Les éléments de   tungs@ne   perdent 25 g lors du . broyage de 5 jours, 
62,2 g de la poudre de   tung@ène   métallique de l'exemple 23 et toute la dispersion en coudre précédemment récupérée .du broyeur sont placés dans un'broyeur d'acier avec la même quantité d'éléments de   tungs@ène   et d'huile de type hydrocarbure utilisés ci-dessus.

   Le broyage est effec- tué pendant heures comme décrit à l'exemple 62 et la récu- paration du produit se fait de même* La dispersion en pou- dre finement divisée obtenue d'alumine, de   n@trure   de titane   .et   de tungstène est récupérée du broyeur et a parée des élé- ment* de tungstène dans une atmosphère inerte. Il n'y a   au-   cune   perla de   poids des éléments de   tungstène   pendant le   brayage..   



   23 g de cette poudre sont chargée dans un Mule de graphite et chauffés à 1680 C. Après5 minutes à cette température., on applique une pression de   280   kg/cm2 que l'on maintient pendant   1 minute   La pression est   ensuite   relâchée, l'échantillon est refroidi et est ensuite enlevé du four. 



     Le   corps compact réfréctaire obtenu est sensible- ment dense,   Iras   solide, très dur et est intéressant pour effectuer un traitement pour des métaux tournant à des vi-   tesses   élevées, dans des conditions où les outils commerciaux ne donnent pas   satisfaction.   Ce corps contient   1,5   partie . d'alumine et 1,5   partie  de TiN par partiede tungstène. 



   EXEMPLE 66. 



   24 g de la poucre d'alumine de l'exemple 62, 14,1 g de la poudre de nitrure de titane de l'exemple 1, et   2,11     g   de la poudre de nitrure d aluminium de   l'exemple   21 sont pla- cés dans un broyeur à boulets, conjointement avec la même quotité ' 

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 d'éléments de   tung@tène   et   d'huile   de type hydrocarbure comme décrit à l'exemple   62.   Le broyage est effectué pendant 5 jours   co@ne   décrit à l'exemple 62 et la récupé- ration du produit   s@   fait de   même. Les   éléments de tungst- ne perdent. 22 g pencant ce broyage. 



     La   dispersion en poudre obtenue est chargée      nouveau dans un broyeur à boulets conjointement avec   37,75   g de poudre de   t@ngstène   métallique de l'exemple 23, Le broyage pendant 2 jours, le séchage et la récupération' du produit sont identiques à ceux qui ont été décrits à l'exemple 65. Les éléments de tungstène ne montrent aucune perte de poids pendant cette opération de broyage. 



   23 g de ce produit sont placée dans   un   moule de carbone et   chauffés   sous vide à 1650 C. Après 5 minutes on applique une   pression'   de   280   kg/cm2 que   l'on     maintient     peu-.   dans 1 minute..La pression est ensuite relâchée, l'échan-   tiilon   est refroidi et est   ensuite   enlevé du four. Le   corps   compact réfractaire obtenu est sensiblement dense, très dur et très résistant.

   Il contient 1,95 partie   d'alumine,   0,84 partie de TiN et 0,21 partie de AIN par partie de tungstène   métallique.   Ce corps est intéressant pour faire tourner des métaux dans des conditions de   vitesse   élevée avec des avan- ces où les outils commerciaux en matière céramique ne donnent pas satisfaction. 



    EXEMPLE 67.    



   60 g de la poudre   d'alumine   de l'exemple 62, 
16,34 g du nitrure de titane de   l'exemple   1 et 2,44 g du nitrure   d'aluminium   de   l'exemple   21 sont placés dans un broyeur à boulets avec 200 ml d'huile   d'hydrocarbures   et 
5981 g de bâtonnets ou joncs de   tungstène   métallique, 

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Le broyage est effectua comme décrit à l'exemple 
62 et la récupération du produit se fait de même. Les élé- mente de tungstène perdent 33 g lors de Itération de broyage de 5 jours. 



   La dispersion en poudre récupérée du broyage et   87 g   de la poudre de'tungstène métallique de l'exemple 23 sont placés dans un broyeur à boulets avec la même quantité d'é- léments de tungstène-et d'huile d'hydrocarbures que dans   l'opération   de broyage   précédente,   Le broyage est effectué pendant 2 heures comme décrit à   l'exemple   62, ainsi que la récupération du produit. La dispersion en poudre finement divisée obtenue d'alumine, de nitrures mélangés et de   tung-     stène   dans une   atmosphère   inerte. Il n'y a aucune perte de - poids des éléments de tungstène pendant le broyage. 



   23 g de cette poudre sont chargés dans un-moule en graphite et chauffas   à   1730 C. Après 5 minutes à cette température, on appliqua une pression de 280   kg/cm2   que   l'on   maintient pendant 1   minute\La   pression est ensuite relâchée,   .l'échantillon   est refroidi   e   est ensuite enlevé du four. 



   Le corps compact réfractaire obtenu est sensible- ment dense*$ possède une résistance à la rupture transversa- le de 8890 kg/cm2 et une résistance aux chocs de 5,2 kg-m/cm2. 



   Il contient 2,4 partis   d@ umine,   0,48 partie de TiN et 
0,12 partie de AlN par   partie'   de tungstène. Il montre une . utilité   remarquable     %Ou$   forme l'un outil pour couper des métaux. 

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  ' j , ,'7'.;!("....ff,I; ' EXEMPLE 68. " '- - ' ' . 1).""(."$Il<" ,/" 114 g d! nitrure de titane, 17,1 g de nitrure f<),,,µj+0/9 ,19 dta.um3,n.um oudr ma1 bdns 3,nemant . ': ; ' ;,I a d'aluminium et 5C de poudre de molybdène finemon%#1- ]4'()"' visée sont chargés dans un broyeur à boulets d'acier et,:  l"  , . /". Il " ' ,1.} .., ' ;f broyés pendant 5 jours avec 3,96 kg d'élémenta de molys- <,1(é"" \ ;.'J.. f. t 1. . dène. Cette suspension est élaborée et préparée pur s ' =1,.'  '. pressage; (1'. le est pressée cornue à l'exemple 4S ai ce '\-.'f;:;"'''?;Íi;::,''! '\ :;;f'l,i " I; .... n'est que 1s poudre est maintenue à 1835"C, pendant 5 j'==;'e' minutes avant que la pression ne soit appliquée.

   Cette d" ,y:.,'y '"'"t;.'.< ' persion ré±'ractai""e obtenue a une résistance à la rupture ,:,1).'7;:.' / transversale de 11.907 k/om, une dureté Rockwell A de ::/:;.,;.:''':: z8 et une densité de 6,05 g/cm3. La densité théoriaue ' '/.'. prévue pour pette composition est de 6,0 g/cm3 La dispexr, . ,y',, , sst constituée denviron ,,t partios volume . l' , sion est constituée d'environ 34 parties en volume de ni" l.' .' trure de titane et d'environ 0,8 partie en volume de nitt- > ; : 5 re d'aluminium par partie en volume de molybdène. '>:.a;.,tJ,j ?'';;., Cette substance constitue un outil excellent lors':" vt;', . qu'onibtilise pour usiner de l'acier 4340. A une vitesse en. 1:..;' ,4 .y .

   N , surface de 304 mètres/minute, avec une avance de 0,254 ama ... v Fe . yt' , et une profondeur de coupe de i,27 mm, cet outil coupe pen- . .. " dant 3 minutes sans défaillance et montre une usure du bord ./gl¯,j,, coupant de 101,6 microns seulemont et une profondeur <1. OI"QI'If ': ': ' t';1"e de 25,4 miorona ..ulemeSu.r de 3.'f,Q:Ltr 4340 à uno . bzz vitesse en surface da $6 mittra,/m1nute, avec une avanoe 4# y,' ,"5.. 0, 76 mm et une profondeur de .ooupe de 3,17S mm, cet bu%#1 '"1'/  , 1, ]): coupe sans défaillance pendant 1 minute, en présentant une "É J 1µ, . tr., ',1(1 . usure de bord coupant de 25,µ microns seulement et une p"o", "''.;,1, fondeur cratére qui n'e*t pao moaUrabÀa , flela oon#ti%ùe 'o)Ç? fondeur de cratère qui n'est pas mesurable   Cela constitue 1\1..;." lament un bon outil coupant pour le fraisage sur du fer coulé ,.

   Y,'' S ,p4A.3'a.:'y malléable à raison de 27,94 cm sana défaillance, l'usure du ,\,.i')' 7 : 2' . dY 
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 bord coupant n'étant que de 50,8 microns, lorsqu'on l'expérimente 
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 à une vitesse de   106     métrée   en surface   @ar   minute, avec une profondeur de coupe de 2,54 mm et une   @vance   de 
0,762 mm par dent. 



    REVENDICATIONS,     1.-   Composition réfractaire comprenant un métal choisi parmi le molybdène, le tungstène, le chrome, le rhénium et leurs alliages, avec lesquels est   interdispersé   ou   mutuelle-'   ment dispersé un nitrure choisi parmi le nitrure de titane, le nitrure' de zirconium,   le(nitrure   de tantale, le nitrure d'hafnium, le nitrure d'aluminium, le nitrure de vanadium, le nitrure de niobium et leurs mélanges. 



     2.-   Composition réfractaire suivant la revendica- tion   1,   dans laquelle sont dispersée: de'façon homogène 1 à 
99   parties   en volume par partie en volume   dénotai   de parti- cules distinctes du nitrure. 



     3,-   Composition réfractaire suivant la revendica-   %ion 1   ou 2, dans laquelle sont dispersés de façon homogène 
1,5à   19   parties en volume par partie en volume de métal de particules distinctes du nitrure. 



   4.- Composition réfractaire suivant l'une ou l'au- tre des revendications1 à 3, caractérisée   en   ce que le mé- tal   et.le   nitrure ont un calibre particulaire moyen infé- rieur à 50 microns. 



   5.- Composition réfractaire suivant l'une ou l'au- tre des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le métal et le nitrure ont un calibre particulaire moyen inférieur à 
10 microns. 

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   The present invention relates to refractory compositions; it relates more particularly to molybdenum, tungsten, chromium, rhenium and their alloys in which is dispersed aluminum nitride, titanium nitride, zirconium nitride, tantalum nitride, haf nitride - nium, niobium nitride, vanadium nitride or a mixture of these substances. The invention further relates to the preparation of these dispersions, their use as refractories at elevated temperatures as well as for making cutting tools, and the preparation of nitrides used in the dispersions.



   The refractory dispersions according to this invention are hard and strong, and resistant to chemicals, thermal shock, impact and high temperatures. They exhibit high electrical and thermal conductivity and are superior to erosion resistance. They can be used in structural applications, in anti-corrosive and anti-erosion installations for chemical processes, to fabricate electrodes. high temperature, dies or dies, wire guides, bearings and gaskets - and in many other fields in which refractory materials are conventionally used.

   Under the. Form of bits of tools and cutting tools used for cutting, grinding, forming, drilling and stamping very hard metals or alloys, these dispersions exhibit high resistance to wear and tear. crater formation and resist welding to loose workpieces, even at high speeds.

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   The present invention provides a homogeneous dispersion of a refractory material consisting of a metal selected from molybdenum, tungsten, chromium, rhenium and their alloys in which is dispersed a nitride selected from titanium nitride, zirconium nitride , tantalum nitride, hafnium nitride, aluminum nitride, vanadium nitride, niobium nitride, and mixtures thereof.



   In addition to molybdenum, tungsten, chromium, rhenium and their alloys, minor amounts of other conventional alloying agents can be used with these metals in the dispersions of the invention as will be further explained. in detail below.



   The dispersions of this invention are prepared by intimately mixing the nitride to be used, in the form of very fine particles3 with the metal to be used, also in the form of very fine particles, until a homogeneous dispersion is obtained. This homogeneous powder can then be heated and pressed into the desired shape and with the desired degree of density.



   The preparation of powder dispersions is important because the properties of the refractory dispersions formed from these powders depend to a large extent on the composition of the powder. For example, the homogeneity of the mixed dispersion of the metal and the nitride, the final particle and crystalline size of the nitride and the metal, and the proportional amounts of the metal and the nitride are critical in achieving the desired properties in the metal. refractory dispersions. of this invention and are largely determined by the powder which is used to form the refractory dispersion.

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   The particle size of the metal and the nitride to be incorporated in the powder dispersions of this invention should be as small as possible. The preferred maximum particle size is about 5 microns. The desired homogeneity of the dispersion is much easier to achieve as the particle size decreases and it is advantageous if the components have an average particle size of less than 10 microns.



   If the disperse powders are to be used to form very strong refractories for making cutting tools and bits, it is preferred that the average particle size of the components is less than 1 micron. Such a particle size significantly assists in achieving the degree of toughness, hardness and wear resistance.



   Refractory dispersions can be formed from mixed powdered dispersions of the nitride and the metal in which there are about 1 to 99 parts by volume of nitride per part of metal. If the amount of nitride in a powder is less than 1 part by volume per part of metal, the hardness of a refractory dispersion made from that powder is less than desired. Amounts of nitride in powders greater than 99 parts per part of metal tend to significantly decrease the improved strength of refractories made from such powders.



   A preferred amount of nitride in powder dispersions is between 1.5 and 19 parts by volume per part of metal. Restricting the amount of the nitride to less than 19 parts by volume increases the probability of obtaining metal continuity in the refractory dispersion to be formed, and in turn, the probability of obtaining impact resistance, solidity, a striking hardness.

   Conversely, the presence of at

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 at least 1.5 parts of nitride by volume per part of metal in the powder provides hardness, wear resistance, resistance to chemicals, etc., in a dispersion made from this powder, which characteristics make it very attractive for refractory uses such as cutting tools and drill bits.



     One of the preferred embodiments is a powder dispersion in which the nitride particles are separated from each other by particles of the metal. This prevents or decreases the agglomeration or aggregation of the discrete nitride particles during the manufacture of the refractory dispersions.



   Another preferred embodiment is a dispersion in which the discrete particles are uniformly dispersed in the metal which is present as a phase or continuous vehicle separating the discrete nitride particles. Such a distribution of the metal ordinarily provides much improved mechanical properties in a refractory dispersion, making it much more attractive to use in making cutting tools and bits.



   Another preferred embodiment is a mixed dispersion or interdispersion in which there is a limited degree of interrelation in a continuous vehicle, or network, of two of the main phases of the invention. In such a structure, both the nitride phase and the metal phase are mixed continuous, an interpenetrating network of each phase being simultaneously present. Such compositions show most of the salient properties when the individual crystallites of the interpenetrating lattices, although related to each other.
The other, remain quite small and discernible.

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   It should be noted that a distribution of the nitride and the metal as described in the previous three paragraphs is not essential, since remarkable refractories can be produced in the absence of such a distribution. .



   It is desirable that both the nitride and the metal used possess a high degree of chemical purity. In particular it is desirable to avoid the presence, in both constituents, of oxygen, carbon, nitrogen, boron, silicon or sulfur either in uncombined form or in the form of compounds having a free energy of formation per atom less than that of the corresponding oxides, carbides, nitrides, borides, silicides or sulphides of molybdenum, tungsten, chromium, rhenium or their alloys.



   Other such elements or compounds in a form and in amounts which would react with or dissolve the metal used during the manufacture of the refractory dispersion so as to impart an undesirable brittleness to the metal, should also be avoided.



   It is sometimes difficult to prepare and maintain the very finely divided powders of this invention completely free from impurities such as oxygen and carbon. Therefore, it is sometimes desirable to add small amounts of metals which form thermodynamically stable compounds with impurities such as oxygen or carbon. These metals therefore act as internal agents of appropriation.



   Metals which are suitable for such use are generally those whose oxides or carbides, such as aluminum, thorium, tanthanum, titanium, zirconium and vanadium have very high free forming energies. Usually a quantity is used which

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 slightly exceeds the stohiometric amount required for reaction with oxygen, carbon or other impurities
Slightly larger amounts of these suiting agents can be used if they form alloys in solid solution or intermetallic compounds of high m.p., stable with the bonding metals.

   The amounts used can therefore be between a few tenth% by weight and
10 or even 20% by weight based on the weight of the metal base.



   For example aluminum is a particularly interesting appropriation agent. It forms a very thermodynamically stable and refractory oxide, Al2O3, which is capable, simultaneously, of retaining carbon impurities forming aluminum oxycarbide AlOC and of combining with the binding metals of the invention for forming high melting point refractory alloys and intermetallic compounds. In addition, any excess aluminum which does not combine with the binder metal or with the impurities is vapor distilled off during the manufacture of the refractory dispersions.



   Minor amounts of alloying agents conventionally used with molybdenum, tungsten, chromium and rhenium can also be used in the dispersions as long as they are retained as a homogeneous solution. with metal, which solution has the crystal structure of metal. Amounts of these alloying agents which would form intermetallic compounds or new crystallographic phases should be avoided.

   The permitted percentages of such agents can be determined according to this criterion by consulting the appropriate phase diagrams in standard metallurgical texts., For example, such

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 allowable amounts of conventional agents, such as up to
1% iron in tungsten, up to 30% iron in chromium, small percentages of iron, titanium or zirconium in molybdenum, and even smaller amounts of nickel and cobalt, can be used.



   . The nitrides of aluminum, titanium, tantalum, hafnium, zirconium, niobium or vanadium can be used alone or in combination with each other in the dispersions. When used in combination, it will often be appreciated that interactions of varying degree occur between these nitrides. This may include the formation of solid solutions, the formation of mixed nitride compounds, or combinations thereof. It will be understood that the objects of the invention are achieved both when such interactions take place and when the various nitrides remain in their initial distinct forms.

   With regard to the properties of the dispersions obtained such as wear resistance, mechanical properties, and refractory characteristics, simple mixtures, solid solutions, and mixed nitride compounds all behave in the same way. .



   Other chemically stable refractory compounds such as uranium nitride, boron nitride, beryllium nitride, cerium nitride and thorium nitride can be used to replace part of the titanium nitride, nitride. tantalum, zirconium nitride, hafnium nitride, vanadium nitride, niobium nitride, or aluminum nitride or mixtures thereof.

   Chemically stable refractory carbides, such as titanium carbide, zirconium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, and chemically stable refractory oxides such as magnesia, zirconium oxide, alumina and oxide

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 thorium can also be used to replace partial-; also the.nitrides. Some of these refractory borides. more chemically stable, such as titanium or zirconium monoborides, can also be used.



   It is essential, however, that a nitride of titanium, tantalum, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, aluminum or their mixtures is always present as one of the non-metallic constituents in the products. dispersions, in amounts of at least 5% by volume of the non-metallic phase of the compositions of the invention, and preferably in amounts greater than 5%. Generally the compositions are improved in proportion to the amount of the essential nitrides which are added, at least to the point where a continuous phase of nitrare is formed in the solid compositions. The criterion necessary to ensure that this is true for most preferred compositions is discussed.



     It is also essential that the refractory compounds used as additives are not of those which react with the bonding metals in such a way as to make them brittle, or which decompose them into elements whose presence cannot be tolerated for the same reason.



   In general, the criterion to be followed in choosing additive compounds is that their melting point exceeds 1600 to 180,000. while their free energies of formation from the constituent elements must be greater than the free energies of the compounds which would be formed by disproportionation of the additive compound and by reaction of the constituent elements with the binder metal.



   For example, Al2O3 is a satisfactory additive when used with tungsten-bonded compositions because its free energy of formation substantially exceeds.

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 combined free energies of the tungsten-aluminum alloy, and of the tungstic oxide which would result from its disproportionation and from the reaction of its constituents with the tungsten. Titanium carbon is a suitable additive for a molybdenum-bonded composition because its free energy of formation exceeds the combined free energies of formation of the titanium-molybdenum alloy and the molybdenum carbon that could result from their formation. disproportionation and reaction with the bonding metal molybdenum.



   Any standard text of reference which provides information on the free energies of formation of metal alloys, intermediate compounds and refractory carbides, nitrides and terminals may be consulted in order to obtain the information necessary for the application of this criterion. .



   It should be noted, however, that small amounts of additives, including those which may react disproportionately, are not absolutely excluded from the compositions of the invention. For example, it would be possible to add a small amount of tungsten carbide to. a tungsten bonded composition of the invention, even though a disproportionate reaction between the bonding tungsten and the tungsten carbide could occur, to form the W2C compound. But when such reactions may occur, it is necessary to restrict the amount of any additive to amounts which are small relative to the amount of the binding metals of the invention in the particular composition. employee.

   Such a restriction prevents the attachment of an amount of binder metal which would reduce the strength of the refractory dispersion and make it undesirably brittle.



   The amount of refractory additive to be used will preferably be; less than an amount sufficient to form an interpenetrating network of the additive and to prevent the formation of a network of essential nitrides.

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   The formation of a continuous network does not depend only on the relative volume fractions of the nitride and the additive, for it is also influenced, to a considerable extent, by the size of the particles or the size. crystallites of nitrides relative to the additive particles. Therefore, if coarse particles of the additive are used, for example particles with a size of 10 microns, together with very finely divided particles of the essential nitrides in question, for example particles of a size between
20 and 100 millimicrons, an interpenetrating network will form, essentially linked by the essential nitrides. This is true - even when nitrides are present in amounts as small as 5% of the non-metallic phase.



   As is generally preferred to use additives having a particle size of less than one micron, larger amounts of essential nitrides, on the order of.
20% of the non-metallic phase is usually required to achieve the desired continuity. Similarly, if the particulate fiber of the essential nitride to be used is greater than 20 millimicrons, it may become necessary to use the nitride in amounts as large as 50% or more of the non-metallic phase to provide the preferred bond. of ni-. trure of the non-metallic continuous phase.



   A general criterion to be followed for the formation of this preferred type of structure is that the product of the volume fraction and the specific surface area of essential nitrides be approximately equal to, or preferably greater than, the product of the volume fraction and of the specific surface of. the additive to be used. By suitably following this criterion in selecting the compositions, the preferred type of structure will usually be obtained.

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   As the fracture is also determined to some extent by the growth rates of the crystals which develop during fabrication, however, it is not necessary to apply this criterion in a completely straightforward fashion. fact rigid, Under particularly favorable circumstances, in which the rate of increase of @ network of nitrides.

   under the conditions of manufacture employed, greatly exceeds the rate of increase or the rate of recrystallization of the additive employed, quantities of essential nitrides considerably lower than those corresponding to the criterion mentioned above can be used and the The preferred interpenetrating network linked by nitrides of the non-metallic phase will still be formed.



   Preparation of metals.



   The metals which can be used in the dispersions of the invention are molybdenum, tungsten, chromium, rhenium, and their alloys. These metals with the requisite degree of purity can be obtained from commercial sources or can be prepared in a conventional manner. A suitable method of preparing these metals to be incorporated in the dispersions is the reduction using hydrogen at low temperature of the corresponding metal oxide.



   In the preparation of molybdenum and tungsten, the oxides of which are somewhat volatile at elevated temperature, it is preferable to employ a two-step reduction. The oxide is first reduced to a lower valent oxide, such as tungsten dioxide or molybdenum dioxide, at a temperature below the melting point of the oxide, for example about 60,000. The reduction is then completed at an elevated temperature of about 900 ° C., for example, which is low enough to avoid excessive agglomeration or sintering of the metal powder.

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   The reduction will be followed by grinding in an inert liquid agent and, if necessary, purification µ using hydrochloric acid. In this way, the pure metal can be obtained in powder form, preferably with a specific surface area greater than 1 m2 / g, which makes it suitable for subsequent mixed dispersion with the aluminum nitride.



   In order to avoid having to purify, it is desirable that the grinding agents used in the grinding be made of the same metal as that which is prepared.



   Preparation of nitrides.



   The nitrides used in the invention can be prepared by any conventional method.



   In a preparation process, a finely ground hydride of titanium, zirconium, tantalum or hafnium or finely divided aluminum, vanadium or niobium metal or a mixture thereof is placed. in a stove with gas, at high temperature. The air is removed from the furnace by purging for about half an hour with an atmosphere such as nitrogen or pure ammonia vapor. The temperature of the furnace is then increased at the rate of about 250 C per hour while maintaining an atmosphere such as nitrogen or ammonia in the furnace. When the temperature is raised from about 700 to 1000 C, the temperature is maintained for a period of time sufficient to be able to complete the formation, at a lower temperature, of the nitride formed.

   This prevents excessive agglomeration of metals formed by the decomposition of hydrides or of the metals themselves if they were used as precursors. The temperature is then raised to about 1100 ° C. and is held there for 1 to 16 hours while a stream of ammonia is maintained through the furnace. The temperature is then raised again to around 1200C,

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 under an atmosphere such as ammonia or nitrogen, and is maintained for a period of 1 to 8 hours.



   The furnace is then cooled to room temperature, and product removed. This three-step heat treatment has been found to eliminate the problems of excessive agglomeration which may occur if the temperature is brought directly to the final temperature of 1200 C, but still allows for the complete virtual conversion of the metal hydride in red corresponding to a lower temperature.



   When the reaction is carried out in these conciliations, it is found that all of these metal nitrides can be prepared in the form of nitride crystals the dimensions of which are colloidal. Although the latter agglomerate, to a certain extent, in clusters, the degree of agglomeration is not enormous and a relatively short grinding cycle in an inert solvent such as oil. hydrocarbon type or acetone is sufficient to break up the aggregates so that only their last crystals are left behind.



   After grinding, it may be desired to purify the nitride by treatment with acid, for example, to remove impurities collected during grinding by attrition of the grinding agent. If it is desired to obtain a very low oxygen level, the nitride can be reduced in an atmosphere such as cracked ammonia, to remove all traces of oxygen collected during the purification process. '
To avoid having to purify, it is preferred to use a grinding agent, such as balls, of the same metal as that with which the nitride is optionally to be dispersed.



   When nitriding aluminum, it is desirable to mix 1 to 25% by volume, based on the aluminum present, of a finely divided material having a high melting point, intimately, with the flakes. aluminum to prevent aluminum

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 to form a molten phase when the temperature exceeds its melting point. Suitable materials for such use are oxides of molybdenum, tungsten, chromium, aluminum, aluminum nitride, and aluminum salts which decompose to aluminum oxide, such as aoetate. aluminum,
In the presence of such high melting point materials, the reaction temperature can be raised to 1200-1500 ° C., to complete the reaction.

   When using molybdenum, tungsten, chromium, a temperature above 1400 0 is recommended to decompose the nitrides of these metals which are. present and to remove residual impurities such as carbon or oxygen which may be present in the metals. However, as high temperatures tend to increase; Due to the particle size of the aluminum nitride that forms, it is preferable to restrict the temperature to 1400 C or above and use high melting point compounds such as aluminum oxide or nitride. .



   During the preparation of the aluminum nitride it is also preferred to maintain a temperature above 900 C. At lower temperatures the reaction requires long periods of time to complete, and the aluminum nitride formed is so reactive in the process. from a chemical point of view that it is difficult to prevent its reaction with the water vapor in the air. However, aluminum nitride formed at somewhat lower temperatures can be used if contact with atmospheric moisture is avoided during handling.



   Preparation of powder dispersions.



   Interdispersions of the metals with nitrides and other refractory compounds if desired in powder form are one of the preferred forms of this invention. Aluminum nitride, titanium nitride, zirconium nitride, tantalum nitride, hafinium nitride, vanadium nitride, niobium nitride or mixtures thereof, and other refractory compounds as desired, can,

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 be mixed or inter-dispersed with the. metal powder in any suitable manner, for example, by mixing in a hydrocarbon solvent or acetone, in a colloid mill or ball mill.



  Grinding periods in a ball mill ranging from 24 to 500 hours have been found to be satisfactory.



   Since the nitride of the invention is difficult to purify, it is desirable to employ grinding agents, such as balls, of the same metal as that with which the nitride; is dispersed. The mill may be one which is coated with an elastomeric material such as neoprene, which is not softened or attacked by the mill fluid.



   After grinding the mixture to homogeneity, the grinding fluid can be removed by washing with a suitable solvent, such as hexane, and drying in vacuo. Chemical analysis can be performed at this point and, if appreciable amounts of oxygen, carbon, or nitrogen are combined with the metal in any form other than the stable refractory compounds mentioned above, the powders can be reduced to remove these impurities. This reduction is preferably carried out below 1000 ° C. with very dry pure hydrogen.



   The average particle size can easily be determined by examining the interdispersed powders using an optical microscope for large particles and an electron microscope for smaller particles.



  In the preferred powder dispersions the area per cm3 of solid material is about 3 to 180 m2. The area per cm3 can be determined by dividing the specific area by the density of the solid material in the dispersion.

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     repair of refractory dispersions.



   Interdispersions of metals with nitrides and other desired refractory compounds in solid form are another preferred form of the invention. A representative process for forming such dispersions is to heat and press the powdered dispersions to near theoretical density, under vacuum or in the presence of an inert atmosphere such as helium nitrogen. , '. hydrogen or argon.



   The pressing temperature depends on the amount of metal used, its state of subdivision and the composition and state of subdivision of the nitride. Generally, temperatures are between 3/10 and 9/10 of the melting point, expressed in degrees Kelvin, of the metallic component and should be at least 1600 C and not higher than 2200 C.



   The greater the amount of nitride used, and the lower the 'pressure' used, the higher the manufacturing temperature should be. '
The time that the compact matter spends at temperature. The highest pressure used and under the full pressure employed will vary with pressing temperature, composition, and state of dispersion. Usually the time varies from a few seconds to 30 minutes or more.



   The pressure employed will also vary depending on the temperature and method of manufacture used and the composition and state of dispersion, but is generally between about 35 to over 420 kilograms per cm 2.



   Usable combinations of pressing conditions will be more fully illustrated in the examples hereinafter.

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Another method of interdispersion of the constituents with each other, prior to the preparation of a solid interdispersion, is to precipitate the metal used on previously prepared fine particles of the niaride used. The metal can be precipitated, for example, as a hydroxide or a hydrous oxide and the resulting homogeneous mixture can then be reduced to hearth in an atmosphere rich in both nitrogen and hydrogen, such as hydrogen. cracked ammonia.

   This allows the reduction of the oxides which are present without making a change in the nitrides used.



   After a refractory dispersion has been prepared, the particle sizes of the constituents can be determined by making a metallographic section, etching the section with an appropriate chemical, and examining the surface with a microscope using an optical microscope. or an electron microscope as appropriate. When using an electron microscope, a conventional carbon or plastic replica is first made from the surface and measurements are then made on the replica.



   The average particle size of the constituents of a refractory disparsion should be less than 50 microns. In the more preferred embodiments the average particle size is less than 10 microns, and in the most preferred embodiments the average particle size is less than one micron.



   The nature of the interdispersion, of the nitride with the metal and the dimensions of the metal in the refractory dispersions are a function of the manufacturing conditions and the volume fraction employed as well as the nature of the starting material.

   Some agglomeration of the nitride particles occurs, but as mentioned above, one of the preferred embodiments is that in which

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 most of the nitride particles are separated from each other by a continuous metallic vehicle giving a homogeneous and uniform dispersion of distinct nitride particles. as previously mentioned, one of the most preferred embodiments is a refractory dispersion in which there is a mixed continuous network or vehicle of distinct very finely divided crystals of the metal phase and the nitride particles. both, such crystallites having an average particle size of less than one micron.



   More particularly, in its preferred aspects, it is desired that the homogeneity of the dispersion be such that the distribution of nitride or metal in the refractory dispersion is distributed on a scale of 100 square microns. By this is meant that a metallographic scan or electron microscopic photographic scan, as is conventionally used in metallurgy to examine the structure of alloys will show both nitride and metal. - tal present within a square area which has no more than 32 microns in side and preferably not more than 10 microns in side.

   Further, in the preferred embodiment, each 10 micron side square which is examined exhibits substantially the same structural characteristics as each other such region in the dispersion within the conventional limits of statistical distribution. . the presence of a continuous phase of the metal in the preferred refractory dispersions can be determined by measuring the electrical resistivity of the dispersion.

   Since the refractory compounds used in this invention have a higher electrical resistance than molybdenum, tungsten, chromium, rhenium or their alloys if the refractory compounds have a distribution such as to break the continuity of the metal, the electrical resistivity of the dispersion

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 refractory will be 10 to 100 times higher than if the metal is continuous. Conversely, if an electrical conductor such as molybdenum, tungsten, chromium or rhenium has a. Distributing in a continuous phase in a refractory dispersion, the electrical resistivity of the dispersion will be inversely proportional to the volume and thickness of the continuous path of the metallic component.

   Appreciable continuity of the metal in a refractory dispersion is indicated by a specific electrical resistivity of less than approx.
 EMI19.1
 At one ohm-centimeter and, in preferred refractory dispersions, the specific electrical resistivity is less than about 0.05 ohm-centimeter. , '
It is usually possible, by inspection of suitably prepared metallographic specimens of the compositions of the invention, to determine and show which of them contains the preferred interpenetrating nitride network.

   If the crystallite size is on the order of one micron or more for the various components of the structure, the existence of such a network can be observed directly in an optical microscope, using a power. 1000 or 2000 times.



   If some structural units, or all structural units, are significantly smaller than one micron, the structure can be examined by electron microscopic replica photographic examination techniques using conventional methods. .



   A technique similar to that used to determine! Undermining the continuity of the metallic phase can be used to determine whether or not the essential nitrides form a continuous vehicle or network. For example, compositions in which tungsten or molybdenum is used as the binder metal and titanium nitride as the essential main nitride can be experimented with in this way.

   There may be, present, other nitrides selected from

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 the essential nitrides mentioned, such as aluminum nitride, as well as suitable additives such as alumina. In these compositions, the tunsgtene is preferably extracted by reacting the composition with a bromine-ethanol solution which does not attack nitrides, oxides and carbides. The electrical conductivity of the partial structure obtained can then be determined.

   Since alumina is a non-conductor, as is aluminum nitride, the presence of appreciable conductivity in such a composition is indicative of a continuous network of titanium nitride, which is. a semiconductor having appreciable electrical conductivity, even at room temperature.



   The refractory dispersions of this invention have a density in excess of 90% of theoretical density and preferably in excess of 95% of theoretical density. These refractory dispersions which are to be used in making cutting tools more preferably have a density in excess of 98% of the theoretical density and are substantially free of pores when examined by metallographic methods. Theoretical density is calculated assuming the specific volumes of individual constituents are added.



   The density of the refractory dispersions can be determined by any technique to determine the simultaneous weight and volume of the compound. Very simply the weight can be determined with a sensitive analytical balance and the volume can be determined by displacement of mercury or water.



   It should be understood that the previously highlighted aspects relating to the structure, purity, density, homogeneity and metal continuity of the refractory dispersions are all factors which contribute to providing these dispersions with improved properties. However the results

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 the most interesting are obtained when all these characteristics are present simultaneously. The most preferred embodiment of the invention is such refractory material in the form of a cutting tool or bit.



   Such a refractory composition is one in which distinct nitride particles and distinct particles of other refractory compounds, if used, having an average size of less than one micron, are homogeneously dispersed in one. A continuous vehicle of molybdenum, tungsten, chromium, rhenium or their alloys such that the uniformity of distribution is on a scale of less than 100 square microns. The average size of the metal crystals in the composition is less than one micron and the continuity of the metal is such that the composition has an electrical resistivity of less than 0.01 ohm-centimeter.

   The amount of nitride and other refractory compounds, if used, is 1 to 19 parts by volume per part of metal, and the density of the composition is in excess of 99% of the theoretical density. The most preferred metals for making such a compound are molybdenum and tungsten. Among the mixtures of preferred refractory compounds, mention may be made of titanium nitride and aluminum nitride, titanium nitride and aluminum oxide; ternary mixtures of aluminum nitride, titanium nitride and aluminum oxide; and mixtures of one, two or all three of those just mentioned with titanium carbide.



   EXAMPLE 1. '
94 grams of particles crushed in a fiber ball mill of 250 millimicrons of titanium hydride are loaded into alumina pods and placed in a furnace purging for 30 minutes with pure nitrogen , after what

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 the furnace atmosphere is replaced with ammonia, and this new atmosphere is maintained throughout subsequent processing. The temperature of the furnace is increased at a rate of 250 C per hour to a temperature of 1000 C and the furnace is maintained at this temperature for 3 hours.



  The temperature is then raised to 1100 C and held for 16 hours, after which it is raised to 1200 C and this temperature is maintained for 6 1/2 hours. The furnace is cooled. to room temperature and a total of 114 g of product is collected as a finely divided powder. This represents 97.8% of the expected yield of a reaction to form titanium nitride. Chemical analysis shows that the product contains 17.91% nitrogen, 0.47% oxygen, the remainder of the composition being titanium.

   The nitrogen surface area of this powder is 0.3 m 2 / g and x-ray examination shows that it consists of titanium nitride with an average caliber of oristallites of 84 millimicrons. No other phase is present.



   50.8 grams of this material are charged to a 1.1 liter capacity rubber coated steel ball mill with 9.45 grams of finely divided metallic tungsten having a particle size of not less than 100 millimicrons and 2500. grams of tungsten carbide elements containing 6% oobalt. The tungsten and cobalt carbide elements are about 6.35mm in diameter and 6.35mm in length and are shaped like small cylinders. Also charged to the mill is 350 cc of a high boiling point hydrocarbon type oil having a flash point of 85 C.

   This crusher was run on rubber coated rollers for a period of 24 hours at a speed of 60 '. turn @ minute. The finely divided powdery dispersion obtained of titanium nitride and metallic tungsten is collected in the mill and separated from the elements of.

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 Tungsten cobalt carbide rod-shaped, separated from most of the oil by decantation, and washed until completely free of oil by six washes with hexane. It is then dried in a vacuum oven.

   Chemical analysis determines, in the final composition, about 18.7 parts by volume of titanium nitride, and about 0.3 part by volume of tungsten carbide, per part by volume of one. metal consisting of 98% by volume of tungsten and 2% by volume of cobalt. Tungsten carbide and cobalt are collected by attrition of the rod-shaped elements during grinding.



   25 grams of this powder are placed in a cylindrical carbon mold, the temperature of the furnace is raised to 1000 ° C. and a pressure of 280 kg / cm2 imposed. The temperature of the furnace is then increased while this pressure is maintained up to a final temperature of 2000 C. and maintained for a period of 5 minutes. The sample is then removed from the furnace. The refractory dispersion obtained according to the invention is cut with a diamond in specimens to test the transverse breaking strength, impact resistance, hardness.
Rockwell and density. A cut is also machined to form an insert of a metal cutting tool.

   The transverse breaking strength is 3390 kg / cm2, its impact resistance about 6.66 kg / cm2, its Rockwall A hardness of 90.5. The density is 6.11 g / cm3, which is 97.8% of the density of 6.25 g / cm3 which would be expected for this composition.



   This composition forms an excellent cutting tool on 4340 steel, even at a surface speed of 450 meters per minute.



   EXAMPLE 2.



   40.2 grams of the titanium nitride powder of Example 1 and 47.7 grams of a metallic tungsten powder with a size of 100 millimicrons are placed in a ball mill, with the same quantity of 'elements of tungsten carbide and

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 cobalt and oil of the hydrocarbon type as in Example 1. ' Grinding is carried out in a similar fashion, as is the recovery of the final product. The intimate dispersion obtained according to the invention contains, according to the chemical analysis carried out, approximately 3.0 parts by volume of titanium nitride and approximately 0.05 part by volume of tunbsten carbide per part by volume of. a metal consisting of 99.6% by volume of tungsten and 0.4% by volume of cobalt.



   33 grams of this powder are placed in a carbon cylinder and pressed in the installation described in Example 1, under the same pressing conditions. The refractory dispersion obtained of the invention has a tensile strength. transverse of 5810 kg / om2, an impact resistance of about 10.29 kg / cm2, and a Rockwell A hardness of 88.3. The density is 8.79 g / om3; which represents 98% of the theoretical density of 8.97 g / cm3 expected for this composition.



   Metallographic examination of the refractory composition shows an interdispersion of titanium nitride and tungsten carbide in a tungsten-cobalt alloy. The average particle size of the alloy crystals is between 0.4 and 0.8 microns and the average particle size of titanium nitride is about 0.5 microns.



   Metallographic examination of the dispersion also shows that the tungsten-cobalt alloy and the titanium nitride are both present in a square of 10 microns side and 1Q. The 100 square micron regions examined, nine showed these same structural features. ,
The electrical resistivity of the dispersion is about 0.01 ohm-centimeter. This low value of electrical resistivity indicates that the continuity of the metal in this refractory dispersion is not interrupted by titanium nitride.

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   A cutting tool insert made from this composition is tested on 4340 steel, using a depth of cut of 1.5875 mm and varying the surface speed at which the cut is made.



  At a surface speed of 150 meters per minute, after 3 minutes of cutting, the wear of the cutting edge is approximately 0.152 mm, the depth of the crater formed 6.35 microns and the width of the crater 0.5588. mm. At surface speed. t 300 meters per minute, after an experiment of 1 minute, the wear of the bit is 0.127 mm, the depth of the crater is 12.7 microns and its width is 0.6604 mm.



  Even at a surface speed of 450 meters per minute, bit wear after one minute of cutting is between 0.1524 mm and 0.381 mm for various different faces of the tool insert. , while the crater width is 0.4064 mm and the crater depth is 50.8 microns.



    EXAMPLE 3 .. -
93.2 grams of zirconium hydride ground in a ball mill are placed in alumina boats and placed in a cold alumina tube. The tube is swept with. ammonia plus nitrogen. While maintaining a current of ammonia, the tube is heated to 1000 ° C. over 3 hours. It is maintained at 1000 C for three hours and the temperature is then raised to 1100 C and maintained at this value for 16 hours. Finally, it is heated to 1200 C and held for 8 hours, cooled to 250. C, removed from the hot zone of the nitrogen furnace and cooled to room temperature.



   . Chemical analysis of this material gives 11.28% nitrogen, 0.27% oxygen and 88.2% zirconium.

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   X-ray examination shows this material to consist of zirconium nitride having a crystallite size of 160 mm as indicated by the broadening of the lines.



   67.4 grams of this zirconium nitride powder and 9.6 grams of a finely divided metallic tungsten powder are ground during. 24 hours in a 1.1 liter rubber covered steel ball mill filled to 40% of its volume with cylindrical tungsten carbon rods containing 6% cobalt, 6.35 mm in diameter and 6.35 mm long. The grinder also contains
350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon type oil. The grinding speed is 60 revolutions per minute. The recovery of the mixed powders of metallic tungsten and of zirconium nitride is carried out as described in the preceding examples.

   This powdered dispersion is hot pressed under the conditions described in Examples 1 and 2 and the refractory dispersion obtained according to the invention is analyzed. It contains approximately 19 parts by volume of zirconium nitride per part by volume of tungsten and at a density of 7.37 g / cm3 which represents 96% of the theoretical density which is expected for this composition, Its hardness Rockwell A is 87.8, its impact strength is 3.016 kg / cm2, and its transverse breaking strength is 3640 kg / cm2.



   This refractory material is shaped into a cutting tool insert and used as a cutting tool on 4340 steel. N using a cutting depth of 1.5875 mm and varying the cutting speed, it is observed that at a cutting speed of 152 surface meters per minute, using a cutting time of 3 minutes, the bit wear is 0.1651 mm, the crater width is 0.508 mm and the depth of the crater is

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 20.32 microns. At a cutting speed of 304 surface meters per minute after one minute of cutting, the wear of the cutting or cutting edge is 0.127 mm, the crater width of.



  0.508 mm and the depth of the crater is 12.7 microns.



  Even at speeds of 456 surface meters per minute, after one minute of cutting, the bit wear is still only 0.889 mm, the crater width is 0.762 mm, and the crater depth is 88.9 microns.



   EXAMPLE 4.



   52.2 grams of the zirconium nitride of Example 3 and 48.3 g of a finely divided metallic tungsten powder are ground using the equipment and conditions described in Example 3.



   40 grams of this are pressed, using the conditions mentioned in Examples 1 to 3, and the refractory dispersion obtained according to the invention consists of 3 parts by volume of zirconium nitride per part by volume of tungsten. Resistance to. rupture of this refractory material is 5355 kg / cm2, its impact resistance is 6.864 kg-meter / cm2, and its Rockwell A hardness is 85.9.



   Its density is equal to 9.73 g / cm3, which corresponds to 96% of the theoretical density, which is 10.15 g / cm3, which one could: - hope for this composition.



   This refractory material is tested in the form of an insert of a cutting tool on 4340 steel under the conditions described in the previous example. At a cutting speed of 152 meters in surface per minute, the wear of the cutting edge is found to be 0.2032 mm, the crater width is 0.5588 mm and the crater depth is 25.4 microns. after 3 minutes of cutting. At a surface speed of
304 meters / minute, bit wear is 0.2032mm, crater width is 0.5334mm, and crater depth is 25.4 microns.

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   EXAMPLE 5.



   68.4 grams of the zirconium nitride of Example 3 and 1.77 grams of pure metallic chromium with a particle size of -0.44 mm are ground in a steel ball mill lined with rubber of a size. capacity of 1.1 liters, filled to 40% of its capacity with balls or steel balls with a diameter of 4; 732 mm and containing 350 om3 of a hydrocarbon-type oil. high boiling point bure. Grinding is carried out at a speed of 60 revolutions per minute and continued for 14 hours. The finely divided powder collected 0.86 grams of iron by attrition of the steel balls of the mill. This powder is recovered and purified as described in the previous examples.

   Chemical analysis shows that it contains 96.4% by volume of zirconium nitride, 2.5% by volume of metallic chromium and 1.1% by volume of iron. Thus the composition of this refractory material is 26.8 parts by volume of zirconium nitride per part by volume of an alloy consisting of 70% by weight of chromium and 30% by weight of iron.



   28 grams of this material are pressed under a pressure of 280 kg / cm2 imposed initially at a temperature of 1000 C, maintained under this pressure, while the temperature is raised to 1700 C, maintained at this temperature during 5 minutes, cooled and removed from the press. The refractory dispersion obtained according to the invention has a transverse breaking strength of 7521.5 kg / cm2, an impact resistance of 5.824 kg-meter / cm2, a Rockwell A hardness of 87.8 and a density of 6.74 g / cm3, which represents 96% of the theoretical density of 7.10 grams / cm3 which could be expected for this composition.

   This material makes a good cutting tool at a surface speed of 152 meters / minute on 4340 steel using a depth of cut of

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 1.587 mm. After 3 minutes of cutting under these conditions, the wear of the bit is 0.381 mm, the crater width of: 0.508 mm and the crater depth of 6.35 microns. ',
This material is also an exceptional construction material at high temperatures, because it has excellent resistance to oxidation at temperatures up to and including 1100 C, while maintaining a a substantial fraction of its tensile strength at room temperature, even at elevated temperatures.



   EXAMPLE 6.



   679.5 grams of metallic tungsten powder are placed in a steel ball mill with a capacity of 3.78 liters filled up to 40% of its volume with 4.762 mm steel balls. This substance is covered with 1700 cm3 of a high boiling point hydrocarbon having a flash point of 170 C, and crushed for a period of 3 days at a speed of 60 rpm. The metallic tungsten powder is separated by sedimentation and centrifugation from the oil and washed twice with hexane, then with acetone, and finally with water. It is treated with a mixture of 1 liter of concentrated hydrochloric acid and 1.5 liters of distilled water, and heated for one hour at 90 C.

   This is done to dissolve the iron collected during grinding. It is allowed to stay, while stirring with the hydrochloric acid-water mixture, the whole night. It is then centrifuged to recover the tungsten and to separate it from the dissolved iron which has been removed by the acid treatment and washed with normal 0.1 HCl solution until the iron is removed.



   This requires 5 washes. It is then washed again with

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 distilled water until the chloride ions are removed, and dried in a vacuum oven. The tungsten powder thus obtained has a nitrogenous surface area of 3.0 m2 / g, which corresponds to an individual particle size of about 100 milligrams. Chemical analysis gives 98.91% metal tungsten. lic, q, 6% iron and 0.66% oxygen.



   77.2 grams of the finely divided metallic tungsten is mixed with 32.6 grams of the titanium nitride of Example 1, and the mixture is ground over a period of 3 days in a rubber-lined ball mill. A capacity of 1.1 liters filled to 40% of its volume with 6.35 mm alumina balls and containing 350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon type oil. The recovery of the powder consisting of tungsten, and of titanium nitride in the form of a dispersion, from the mill and its separation from the oil of the hydrocarbon type are carried out as described in the preceding example.



   44 grams of this dispersion are pressed at a temperature of 22000C, using a hold time of 1 minute and a pressure of .280 kg / cm2. The refractory dispersion obtained according to the invention contains 1.5 parts by volume of titanium nitride per part by volume of tungsten and has a transverse breaking strength of 7420 kg / cm2, an impact strength of 11.856 kg-meter / cm2 and a Rockwell hardness
A of 87.5. Its density is 10.93 g / cm3, which represents 99.6% of the theoretical density which is expected for this composition.



   This refractory dispersion makes an excellent cutting tool on steel, even at speeds of 304 surface meters per minute and this dispersion is also a good cutting tool on cast iron, due to its strength. high impact, low wear, and low tendency to form craters,.

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    EXAMPLE 7.



   77.2 grams of the metallic tungsten prepared as described in Example 6 are charged to a mill with 36 grams of zirconium nitride prepared as described in Example 3; The grinding and the recovery of the ground oil powders are carried out as described in the previous example. 45 gr @ m- mes of the intimately obtained mixed powder dispersion of tungsten and. of zirconium nitride are pressed at a temperature of 2100 C with a hold time of -3 minutes using a pressure of 420 kg / cm2.

   The refractory dispersion obtained has a tensile strength of 7000 kg / cm2, an impact strength of 9.672 kgrm / cm2, a Rockwell A hardness of 86.5 and. a density of 10.79 g / cm3, which represents 95.3% of the theoretical density for this composition. This refractory dispersion consists of 1.5 parts by volume of zirconium nitride / part by volume of metallic tungsten. This refractory material makes an excellent cutting tool at cutting speeds of up to 152 surface meters / minute on cast iron, its high impact resistance and high thermal conductivity making it attractive even when cutting. interrupted.



   EXAMPLE 8.



   1360 grams of molybdenum metal powder with a particle size of -0.044 millimeter are placed in a steel ball mill with a capacity of 3.78 liters filled to 40% of its volume with steel balls and also containing,
1800 cc of a high boiling point hydrocarbon type oil. This substance is crushed at a speed of 60 rpm for 3 days, after which the molybdenum powder is separated from the hydrocarbon type oil and steel balls, washed completely with hexane to remove the oil.

  <Desc / Clms Page number 32>

 and dried in a vacuum oven. It is purified using a treatment (hydrochloric acid and water in a manner identical to that described for the purification of the metal tungsten powder of Example 6.

   The finely divided metallic molybdenum powder obtained has an average particle size of 100 to 200 millimicrons and contains only traces of iron as an impurity.



   42.2 grams of the titanium nitride of Example 1 are placed in a mill with 7.15 grams of the metallic molybdenum powder prepared as described in the example above. The crusher has a capacity of 1.1 liters; it is of steel lined with rubber and contains 350 cc of a high boiling point hydrocarbon type oil; it is filled with 2600 grams of rod-shaped elements made of tungsten carbide containing 6% cobalt. The mill is started for 24 hours at 60 revolutions per minute, after which the intimate mixture consisting of the metal powder and the titanium nitride is recovered, as described in the preceding examples'.



   20 grams of the resulting dispersion, which consists of 13.3 parts by volume of titanium nitride per part by volume of molybdenum, are hot pressed at a maximum temperature of 2100 under a pressure of 402 kg / cm2 and kept under these conditions for 15 minutes before cooling and removing it from the press. The refraction dispersion. silencer obtained according to the invention has a transverse breaking strength of 4690 kg / cm2, a Rockwell A hardness of
89.30 and an impact resistance of 8.112 kg-meter / cm2. Its density is 4.88 grams / cm3, which represents 99% of its theoretical density calculated for this composition.

  <Desc / Clms Page number 33>

 



    EXAMPLE 9.



   42.54 grams of the zirconium nitride of Example 3 and 40.8 grams of the finely divided molybdenum metal of Example 8, together with 0.2 gram of titanium hydride are ground under the conditions. described in the previous example. 24 grams of this powdered dispersion are hot pressed at a maximum temperature of 2000 ° C., using a pressure of 280 kg / cm2 with a hold time of 5 minutes under these conditions.



   The refractory dispersion obtained consists of 1.5 part by volume of zirconium nitride per part by volume of a molybdenum alloy containing 0.5% by weight of titanium. The transverse breaking strength of this refractory material is 5950 kg / cm2, its impact resistance is 15.6 kg-meter / cm2 and its Rockwell A hardness is 83.0. Its density is 6.33 g / cm3, which substantially represents the theoretical density expected for this composition.



   EXAMPLE 10.



   30.7 grams of the titanium nitride of Example 1 are charged to a mill with 25.5 grams of the colloidal metal powder prepared as described in Example 8.



   0.55 g of zirconium hydride is also added. The grinding is carried out in a steel ball mill filled with rubber with a capacity of 1.1 liters filled to 40% of its volume with sticks of pure metallic molybdenum having
6.35mm in diameter by 6.35mm in length. The grinding is constituted for a period of 48 hours at 60 revolutions per minute with regard to the speed of the grinder.



   The recovery and purification of the hydrocarbon-type oil powder contained therein is carried out as in the previous examples.

  <Desc / Clms Page number 34>

 



   40 grams of this powdered dispersion are pressed at a temperature of 2200 C using a pressure of 280 kg / cm2 with a holding time under these conditions of one minute. The dense body obtained according to the invention is cooled and cut into specimens to test its mechanical properties. A chemical analysis shows that this body contains 3 parts by volume of titanium nitride per part by volume of a metal alloy consisting of
98% by weight of molybdenum and 2% by weight of zirconium.



   The transverse breaking strength of this refractory material is 8680 kg / cm2, its impact strength is 12.48 kg-meter / cm2 and its Rockwell A hardness is 84. Its density is 6.62 grams / cm2. cm3, which represents 100% of the theoretical density calculated for this composition.



     EXAMPLE 11.



   53.2 grams of the zirconium nitride of the example
3 and 17.75 grams of pure chromium metal powder with a caliber of 10 microns are loaded into a crusher, together with rod-shaped grinding elements made of molybdenum and 350 cm3 of hydro-type oil. - high boiling point carbide, and ground as described in the previous example. The recovery is also carried out as described in the previous examples.



   28 grams of this powdered dispersion are pressed at a temperature of 1850 C, under a pressure of 35 kg / cm2, with a holding time of 30 minutes. The refractory dispersion obtained which consists of 3 parts by volume of zirconium nitride per part by volume of metallic chromium, at a density of 6.85 grams / cm3, which represents 96.5% of the theoretical density provided for this composition . Its transverse breaking strength is 9100 kg / cm2

  <Desc / Clms Page number 35>

 t its impact resistance is 16.64 kg-meter / cm2 and its Rockwell hardness. A is 83.

   This refractory material is useful as a high temperature building material; shows good resistance to oxidation and also good strength even at temperatures over 1000 C ..



   EXAMPLE 12. '
An alloy of titanium and tantalum in the weight ratio of 90 parts titanium to 10 parts tantalum is hydrided at a temperature of 800 C under an atmosphere of pure hydrogen and slowly cooled in the furnace while the temperature is maintained. hydrogen atmosphere. This composition is then ground in a ball mill to provide a finely divided mixed hydride containing titanium and tantalum in the weight ratio of 90 to 10.



   This composition is now nitrided, using the methods and conditions described in Example 1, to produce a finely divided powder of titanium and tantalum nitrides in the 90/10 weight ratio.



   47.5 grams of this powder, 26.0 grams of the tungsten powder of Example 6 and 1.07 grams of a pure metallic chromium powder with a particle size of less than 10 microns are charged. in a rubber lined steel ball mill with a capacity of 1.1 liters, together with 350 cc of a high boiling point hydrocarbon type oil. The mill is also filled to 40% of its volume with sticks with a diameter of 6.35 mm and a length of 6.35 mm made of pure metallic tungsten.



   This composition is ground for 48 hours and recovered as described in the previous examples. 33 grams of the powdered dispersion are pressed at a temperature of 1975 C

  <Desc / Clms Page number 36>

 using a pressure of 420 kg / cm2, with a hold time of 30 minutes, '
The resulting refractory dispersion consists of about 5.1 parts by volume of titanium nitride and about 0.6 parts by volume of tantalum nitride per part by volume of a tungsten-chromium alloy in a ratio volume of 90/10
The tensile strength of this refractory material is 5740 kg / cm2, its impact strength is 8.32 kg-meter / cm2 and its density is 7.46 grams / cm3, which represents substantially 100% of the theoretical density provided for this composition.



   EXAMPLE 13.



   29.5 gwammes of the titanium nitride of Example 1,.



   12.3 grams of titanium carbide powder of a particle size of about 5 microns, 15.3 grams of the metallic molybdenum powder of Example 8 and 10.65 grams of pure chromium powder of a size particulate less than
10 microns are ground in a steel ball mill lined with rubber with a capacity of 1.1 liters filled to 40% of its volume with molybdenum sticks with a diameter and a length of 6, 35 mm and 350 cm3 of an oil, of the high-boiling point hydrocarbon type. The grinding is carried out for 48 hours at a speed of 60 revolutions per minute.



   The powder dispersion is recovered as in the previous examples, 28 grams of this powdered dispersion is hot pressed at a temperature. of 2000 C under a session of 280 kg / cm2, with a holding time of 5 minutes. The refractory dispersion

  <Desc / Clms Page number 37>

 obtained consists of approximately 1.75 part by volume of titanium nitride and approximately 0.58 part by volume of titanium carbide per part by volume of metal.



   After hot pressing, an x-ray examination; shows that the metallic constituents are present in the form of a molybdenum-chromium alloy. The tensile strength of this refractory material is 6475 kg / cm2, its impact resistance is 11.024 kg-meter / cm2 and its Rockwell A hardness is 85. The density of this composition is 6.78 grams / cm2. cm3, which represents 99% of the theoretical density calculated for this composition.



  EXAMPLE 14.



   193 grams of the metallic tungsten powder of Example 6 and 153 grams of the metallic molybdenum powder of Example 8 are thoroughly mixed and melted to produce an alloy consisting of 40% by volume of tungsten and 60% by volume of molybdenum. The obtained material is crushed in a jaw crusher to reduce it to a powder and is then crushed and purified as described in Examples 6 and 8 to prepare a fine powder of tungsten and molybdenum, respectively.



     36.5 grams of the titanium nitride of Example 1 is mixed with 3.2 grams of rutile-type titanium dioxide having a particle size of about 1 micron, and
33.4 grams of the finely divided powdered alloy of molybdenum and tungsten. All of these substances are ground as described in the previous example using tungsten sticks as grinding agents. -
The recovery of the intemixed powder dispersion is also carried out as described in the previous examples.

  <Desc / Clms Page number 38>

 



   35 grams of this powdered dispersion are pressed), a temperature of 20000C under a pressure of 280 kg / cm2, using a holding time of 15 minutes.



   The refractory dispersion obtained according to the invention contains 2.7 parts by volume of titanium nitride and 0.3 part by volume of titanium dioxide per part by volume of a metal alloy of tungsten and molybdenum. in a volume ratio of 40/60. The transverse breaking strength of this refractory material is 7000 kg / cm2, its impact strength is 13.52 kg-m / cm2 and its Rockwell A hardness is 87.3. Its density is 8.40 grams / cm3, which represents 99.7% of the theoretical density expected for this composition.



   EXAMPLE 15.



   95 grams of the zirconium nitride powder of Example 3 and 5 grams of a finely divided powder of hafnium nitride are mixed thoroughly and agglomerated or sintered for 5 hours at a temperature of 1750 C, these substances being contained in alumina pods.



  The agglomerated powder obtained is ground to obtain particles of about 50 microns in diameter, and 64.8 grams of this powder are ground with 7.1 grams of pure metallic chromium powder with a particle size of 10. microns, using rod-shaped elements made of tungsten, a grinding time of 48 hours, 350 cc of a high boiling point hydrocarbon type oil as a dispersing agent and a speed of 60 revolutions per minute.

  <Desc / Clms Page number 39>

 



   The recovery is carried out as described in the previous examples and 30 grams of this powder is pressed hot at a temperature of 1700 ° C. under a pressure of 420 kg / cm 2 with a holding time of 30 minutes,
The refractory dispersion obtained consists of 8.55 parts by volume of zirconium nitride and 0.45 parts by volume of hafnium nitride per part by volume of chromium.



   The transverse breaking strength of this refractory material is 8050 kg / cm2, its impact strength is 10.4 kg-meter / cm2 and its Rockwell hardness. A is 86.0. Its density is 7.19 grams / cm3, which corresponds approximately to the theoretical density expected for this composition.
EXAMPLE 16.



   20.2 grams of the metallic tungsten powder of Example 6, 8.5 grams of the metallic rhenium powder of a particle size of 10 microns, 41.6 grams of the titanium nitride powder of the Example 1 and 6 O grams of the zirconium nitride powder of Example 3 are ground, using rod-shaped elements made from tungsten, with the other conditions for grinding and recovery. of the powder dispersion used in the previous example.



   After recovery of the powder and its purification, 35 grams are hot pressed at a temperature of 2100 C, a pressure of 420 kg / cm2 and a hold time of 1 minute. The resulting refractory dispersion consists of 5.1 parts by volume of titanium nitride and 0.57 parts by volume of zirconium nitride per part by volume, of a metal consisting of tungsten and rhenium 'in the ratio. - volume port of 70 parts of tungsten to 30 parts of rhenium.

  <Desc / Clms Page number 40>

 



   This composition is then agglomerated or sintered. at a temperature of 2100 C for a period of 24 hours to complete the alloy of the tungsten and rhenium phases.



   After this treatment, the mechanical properties and density of its substance are determined. It 'turns out that. the transverse breaking strength is 7490 kg / cm2, its impact resistance is 31.20 kg-meter / cm2 and its hardness
Rockwell A of 90.0. The density is 6.33 grams / cm3 which represents 97% of the theoretical density expected for this composition.



   EXAMPLE 17.



   38 grams of the titanium nitride of Example 1, 18.4 grams of the metallic molybdenum powder of Example 8 and
25; 2 grams of metallic rhenium powder of a caliber
10 microns are ground using shaped elements,.



  . rods made of molybdenum under the conditions described for the two preceding examples. The recovery is ef-. also performed as in the previous examples.



   32 grams of the finely divided powdered dispersion obtained are pressed at a temperature of 2000 ° C. under a pressure of 28D kg / cm 2 with a holding time of 5 minutes. This sample is then annealed under vacuum at 2000 C. for a period of 24 hours to complete the alloy by diffusion of molybdenum and rhenium. The refractory dispersion .., re obtained contains approximately 2.33 parts by volume of titanium nitride per part by volume of an alloy consisting of 60% by volume of molybdenum and 40% by volume of rhenium.

   Its transverse breaking strength is .6300 kg / cm2, its impact resistance is 26 kg-meter / cm2 and its hardness
Rockwell A is 89.0 Its density is 8.16 grams / cm3 which is approximately the theoretical density expected for this composition.

  <Desc / Clms Page number 41>

 



   EXAMPLE 18.



   30.4 grams of the titanium nitride of Example 1,
58.6 grams of the metallic tungsten powder of Example 6 and 7.8 grams of an aluminum nitride powder with a size smaller than 10 microns are ground using elements in the form of rods of tungsten, under the grinding conditions described in Example 15. The recovery is carried out as described previously and 36 grams of this composition are pressed at a temperature of 2200 C under a pressure of 280 kg / cm2 with a time of hold for 10 minutes. The refractory dispersion obtained contains 2.8 parts by volume of titanium nitride and 1.2 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of metallic tungsten.



   The transverse breaking strength of this refractory substance is 6720 kg / cm2, its impact resistance is 7.8 kg-meter / cm2, its Rockwell A hardness is
90.5 and its density is 9.68 grams / cm3, which corresponds to 100% of the theoretical density expected for this composition.



    EXAMPLE 19.



   407.2 grams of the titanium nitride (from Example 1 and 19.2 grams of a tungsten metal powder with a particle size of 100 millimicrons are ground.
500 hours in a steel ball mill with a capacity of 7.56 liters filled to 40% of its volume with metallic tungsten sticks and containing a high boiling point hydrocarbon type oil in sufficient quantities to barely cover the sticks with metallic tungsten and finely divided mixed powders.

  <Desc / Clms Page number 42>

 



   Recovery is performed as described in. the preceding examples and the mixture obtained of titanium nitride and metallic tungsten is hot pressed at a temperature of 21000C under a pressure of 280 kg / cm2, maintained at this pressure for 5 minutes, cooled and removed from the press. This refractory material consists of a dispersion of 75 parts by volume of titanium nitride in 1 part by volume of metallic tungsten. The density of this composition is 5.69 grams / cm3. This refractory material makes an excellent cutting tool, especially for making high speed cuts with. relatively light feeds on steel or cast iron.



   EXAMPLE 20.



     537.6 grams of the titanium nitride of Example 1 and 10.2 grams of the metallic molybdenum powder of Example 8 are ground as described in the previous example.



   Crusher recovery, purification, drying and hot pressing are also performed as described in the previous example.



   The refractory material obtained consists of a dispersion of 99 parts by volume of titanium nitride and
1.part by volume of metallic molybdenum. The density of this composition is 5.48 grams / cm3, which corresponds to the theoretical density expected for this composition. As in the previous example, this refractory material makes an excellent cutting tool for light, high speed cuts on steels and cast iron.

  <Desc / Clms Page number 43>

 



   EXAMPLE 21.



     40 grams of a finely divided form of gamma alumina, having an area of about 200 m2 / gram and consisting of relatively unagglomerated spheres are mixed with 400 grams of a pigment in the form of aluminum rods having an oxygen content by 1.43%. To this mixture is added 5.5 grams of a dispersion of metallic lithium in paraffin wax, the content of metallic lithium being about 37%. These substances are loaded into a steel grinder with a capacity of 3.78 liters which is filled to 40% of its volume with steel balls.

   A sufficient amount of an isoparaffinic hydrocarbon solvent having a flash point of 85 ° C. is then added to this mixture to coat the steel balls. The load of steel balls weighed 9288 grams and 1700 cc of a high boiling point hydrocarbon type oil was used. The mill is closed and rotated on rollers rotating at a speed of 60 rpm for a period of 4 days. A sample of about 150 grams of this material is separated from the steel balls and the hydrocarbon solvent and. loaded in a carbon boat which is placed in an alumina tube-which, in turn, is placed in an oven. 'electric.

   The temperature was raised to 1450 C while maintaining an atmosphere of cracked ammonia and N2 in the tube for about 3 hours, and maintained at this value for 2 hours.



   The product at this time consists of a powder. very finely divided aluminum nitride having an area of 6.6 m2 / gram and a crystallite size of 210 millimicrons as established by the broadening of the x-ray lines.

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   'After determining the specific surface, this material is placed back in the carbon boat and burnt for an additional 8 hours under a nitrogen atmosphere at 1450 ° C. A chemical analysis shows that this material contains 65% aluminum, 2.43% oxygen and 30.72% nitrogen.



   Its surface is 2.0 m2 / gram. X-ray line broadening measurements show this material to be aluminum nitride having a dice size of about 265 millimicrons.



   20 grams of this aluminum nitride are mixed in a high speed mixer, suspended in 200.cm2 of the same high boiling point hydroqarbon type solvent that was used in grinding, with
3 grams of metallic molybdenum powder of a caliber less than 0.044 mm. The mixture of aluminum nitride and metal molybone is separated from the solvent by sedimentation, washed 4 times with hexane and dried overnight in a vacuum oven.



   10 grams of this powder, which consists of about 20.9 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of molybdenum, are pressed in a hot press using carbon molds with a diameter. 2.54 cm.



   At a temperature of 160,000, a pressure of 14 kg / cm2 is applied to the sample, then the temperature is increased to 1900 C, after which Impression is increased to 280 kg / cm2, the temperature is increased again up to 2000 C and the sample is kept at this temperature for 5 minutes. The mold is cooled and the sample removed.



   A metallographic examination of the product obtained shows an interdispersion of metallic molybdenum of a size between 1 and 5 microns, with particles of an average size of 4 microns of the aluminum nitride of the invention. -   The

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 Molybdenum metal is introduced in the form of crystals with a particle size of about 40 microns initially, and the grinding is not considerable. The electrical resistivity of the dispersion is 3.07 x 105 ohm / cm. This very high electrical resistivity value shows that the continuity of molybdenum in this dispersion is interrupted by aluminum nitride.

   Notwithstanding this fact, it should be noted that the use of this dispersion as a cutting tool on steel is still quite remarkable, as will be discussed in the following part of the example.



     The molded product is cut into small samples to test for transverse fracture, into bars to test impact resistance, and a cut section to evaluate sharp tips for cutting steel. The density of the dispersion was found to be 353 grams / cm3, which represented 98.7% of the theoretical density. The impact strength is 5.304 kg-meter / cm2, its Rockwell A hardness is 89.2, and the average transverse tensile strength of two stiffened bars is 3370.5 kg / cm2.



   The dispersion is tested as a cutting tool for steel on 4340 steel at feed rates of 103, 152, 304 and 456 surface meters per minute. The depth of the cut is 1.587 mm. The dispersion is very satisfactory, showing wear of the cutting edge at 103 surface meters per minute of only 0.127 mm after 3 minutes of cutting, from 0.2286 mm at 152 surface meters per minute after 3 minutes of cutting , and an edge wear of 0.2032 mm after 1 minute of cutting at 304 surface meters per minute.

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   EXAMPLE 22.



   20 grams of the aluminum nitride prepared as described in Example 21 are dispersed with each other with 5.6 grams of a -0.044 mm caliber tungsten metallic powder, mixed, washed, dried and pressed as described. in example 21.



  The dispersion obtained consists of approximately 21.5 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of metallic tungsten, which corresponds to 1% by volume of 4.45% of metallic tungsten. After pressing, this dispersion has a resistance. impact of 4.16 kt-meter / cm2, a density of 3.93 grams / cm3 and an average tensile strength, based on the 4 bar tests, of 3052 kg / cm2. The density is 99.82% of the theoretical density of this dispersion. Rockwell A hardness is 89.9.



   This sample is examined by a metallographic technique and is found to consist of interdispersion of metallic tungsten having an average particle size of 1 to 6 microns and aluminum nitride having an average particle size. less than 4 microns. X-ray examination shows that the phases present are aluminum nitride, metallic tungsten and a small amount of tungsten carbide (W2C). Electrical resistivity is 4.0 x 105 ohm-cm. This high electrical resistivity is characteristic of a discontinuous phase of metallic tungsten.

   Despite this fact, as noted below, this dispersion still provides a satisfactory cutting tool for cutting steel.



   The dispersion is tested as a cutting tool similar to that of Example 21. It shows 0.127 mm edge wear after 3 minutes of cutting at a speed of 103 meters. on surface per minute on 4340 steel, and 0.254 mm apugs a cut for 30 seconds

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      at a surface speed of 304 meters / minute; even after cutting for a full minute at a surface speed of
304 meters / minute, this dispersion shows a wear of the cutting edge which is only 0.3048 mm to only 0.406 mm.



   EXAMPLE 23.



   679 grams of a metallic tungsten powder are placed in a steel ball mill with a capacity of 3; 78 liters filled to 40% of its volume with balls or steel balls of a diameter of 4.762 mm. All the powder and the balls are covered. of 1700 cc of a high boiling hydrocarbon having a flash point of 85 ° C., and ground for a period of 3 days at a speed of 60 rpm. The metallic tungsten powder is separated by sedimentation and centrifugation from the oil and washed twice with hexane, then with aceto and. finally with water.

   It is treated with a mixture of 1 liter of concentrated hydrochloric acid and 1.5 liters of distilled water, and heated for 1 hour at 90 C. This operation is carried out to dissolve the iron collected during the heating. grinding. This substance is left to stand while stirring with the mixture of hydrochloric acid and water until the next day. It is then subjected to centrifugation to recover the tungsten and to separate it from the dissolved iron which has been removed by the acid treatment and wash it with 0.1 normal hydrochloric acid solution. until it is iron-free. This requires 5 washes.

   The substance is then washed further with distilled water until it is free from chloride ions, and dried in a vacuum oven: The tungsten powder thus obtained has a nitrogen surface area of 3.0. m2 / gram, which corresponds to an individual particle size of about 100 millimicrons.

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   Chemical analysis shows that this material consists of approximately 98.9% metallic tungsten, 0.6% iron and 0.7% oxygen. 66 grams of this tungsten powder are ground in a ball mill lined with rubber stroke.
34 g of aluminum nitride prepared as described in example
21. The mill is filled with alumina balls or beads, approximately 6.35 mm in diameter, which occupy 40% of the volume, of the mill. This mill also contains 350 cc of a high boiling point hydrocarbon, having a flash point of 85 C.

   After grinding overnight at 60 rpm, the product is recovered by filtering, washing with hexane and drying in a vacuum oven. A sample of
25 grams is pressed under the same conditions as those in Examples 21 and. 22 and the resulting dispersion is analyzed in a similar fashion. It has an impact strength of 5.512 kg-m / cm2, a Rockwell A hardness of 90.1, an average transverse tensile strength of 6742.75 kg / cm2 and a density of 6.98 grams / cm3. Compared to a theoretical density of
7.26 g / cm3 expected for a composition of this type, this represents 96.14% of the theoretical density. The dispersion is composed of about 2.94 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of metal.



     When experimenting on 4340 steel as described in Example 21 as a cutting tool, the scattering shows cutting edge or cutting edge wear of 0.127 mm, a total width of crater of 0.635 mm and a crater depth of 0.0635 mm after 3 minutes of cutting at a surface speed of 103 meters / minute. After 3 minutes of cutting at a surface speed of 152 meters / minute, the corresponding figures show a cutting edge wear of

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   0.2286 mm, a crater width of 0.6958 µm and a proton-. 0.1905 mm crater depth.

   After cutting for 30 seconds at a surface speed of 304 meters / minute, the figures have; a wear of the: '' bit of 0.1016 mm, a crater width of 0.5080 mm and a crater depth of 1.27 cm. Even after cutting at a surface speed of 456 meters / minute, the usu-. The cutting edge after 1 minute, cutting is only 0.348mm ,,. the crater width approximately 0.5588mm. and the crater depth -from 25.4 microns to 12.7 microns.



   Metallographic examination of this refractory dispersion shows a much more uniform distribution of the metallic component throughout the structure than in the previous examples. The result of using the finer particle size metallic tungsten powder is also shown by the smaller average particle size of the metal which is from less than one micron to about 4 microns, and that of the non-metallic constituents. which all have an average caliber appreciably less than 2 microns.



   This refractory material represents one of the preferred embodiments of the invention. It has a phase. continuous metal-as shown by its extremely low electrical resistivity of 0.034 ohm-cm. Improved distribution and. the effect of a continuous metallic phase can also be noted in the strength, the transverse fracture which is rather double and the increase in hardness, and in the use of this dispersion as a cutting tool, when 'this example is compared to Example 22.

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    EXAMPLE 24.



   61 grams of the metallic tungsten powder prepared as described in Example 23 are mixed with 5 grams of metallic chromium powder with a caliber of -0.044 mm, and with 34 grams of the aluminum nitride composition. prepared as described in Example 21. This mixture is ground in 300 cc of a high boiling point hydrocarbon type solvent placed in a rubber-lined steel ball mill with a capacity of 1.1 liters. The mill is filled to 40% of its volume with alumina balls with a diameter of 0.635 mm.

   After grinding for 14 hours at a speed of 60 revolutions per minute, the intimate grinding of tungsten and aluminum nitride is recovered by centrifugation and washed with hexane until the product obtained is free. hydrocarbon type oil used as a grinding agent. 25 grams of this composition are hot pressed under the conditions described in Example 21. The refractory material obtained consists of approximately 2.67 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of an alloy. chromium-tungsten containing 13.2% by weight of chromium.



   The average tensile strength of this refractory is 4,707.5 kg / cm2, its impact strength is 6.344 kg-m / cm2, its Rockwell A hardness is 88.9 and its density is 6. 87 g / cm3, which represents 97.44% of the theoretical density.



     A metallographic examination of the structure of the refractory dispersion shows an extremely uniform interdispersion of the metal and the aluminum nitride, the particle size of the nitride being between about 2 to 4 microns, and that of the metal being between less than 1 micron and about 10 microns. The existence of a metallic phase

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 continuous is shown by measuring the electrical resistivity, which is 0.035 ohm-cm.

   It should also be noted that, by comparing this example with Examples 21 and 22, the tensile strength and the impact resistance improved :; such as, use as a cutting tool, discussed below,
A portion of this refractory material is machined to prepare a cutting tool insert and tested as Example 21. The following results are obtained: At a speed of 103 m surface area per minute, the usu-. The cutting edge is 0.1524mm, the crater width is 0.635mm, and the crater depth is 12.7 microns, after cutting for 3 minutes.

   When cutting for 3 minutes at a surface speed of 152 m / minute, the bit wear is 0.2032 mm, the crater width is 0.6958 mm, and the crater depth is 25, 4 microns. During a cut of .1 minute at a surface speed of 456 meters per minute, the bit wear is 0.635 mm, the crack width is 0.4572 mm and the crater depth is is .25.4 microns.



     EXAMPLE 25.



   20 grams of silicon carbide particles with a particle size of 1/10 of a micron are ground for 4 days with 380 grams of pigment in the form of aluminum rods, similar to that used in Example 21.



   5.5 g of a 37% dispersion of metallic lithium in paraffin wax are also added. carried out with 9300 g of steel balls and 1700 cm3 of a high boiling point hydrocarbon type oil as grinding fluid, Grinding is carried out in a steel grinder with a capacity of 3, 78 liters and the composition is ground for 4 days, after which the aluminum mixture

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 and silicon carbide is recovered from the grinding oil and washed until oil-free with hexane.

   150 g of this material are reduced in a carbon basket to
1450 C for a period of 8 hours under an atmosphere of nitrogen and cracked ammonia. The product obtained is a solid solution of 5% silicon carbide in aluminum nitride. The size of the agglomerated silicon carbide and aluminum nitride particles is about 40 microns.



   27.7 grams of this material and 4.05 grams of metallic chromium powder with a caliber of - 0.044 mm are ground in a rubber-lined steel crusher with a capacity of 1.1 liters, filled to 40% of its volume with alumina balls of 0.635 mm caliber and containing 350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon type oil. Grinding is carried out at a rate of 60 revolutions / minute for a period of 2 days.

   After recovery of the product from the balls and washing separation of the high boiling point hydrocarbon type solvent, the final powder was found to have a volume percent composition which is as follows: 85.5% by volume of the powder. powder consists of the solid solution of 95% aluminum nitride and 5% silicon carbide, 5.7% by volume consists of metallic chromium and 8.7% by volume consists of a finely shaped di- vision of alumina collected from the alumina balls.



   15 g of this composition are pressed in a manner substantially similar to that described in Example 21, except that the pressure of 280 kg / cm2 is imposed at 1800 C and the temperature at which the sample is held for
5 minutes is 1900 C. The dispersion obtained is constituted

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 1 of 14.25 partial by volume of aluminum nitride, about 1.53 parts by volume of alumina and 0.75 parts by volume of carbide, of silicon per part by volume of chromium me...



   The dispersion has an average transverse breaking strength of 3540 kg / cm2, a Rockwgll A hardness of 90.1, an impact resistance of 1.872 kg-m / cm2 and a density of 3.28 g / cm3. , which corresponds, with respect to the theoretical density of
3.54 g / cm3 intended for the above dispersion at a percentage of the theoretical density of 95.5%.



   EXAMPLE 26.



   Using the same starting materials as those employed in Example 25, 24.2 grams of the solid solution of aluminum nitride and silicon carbide of Example
25 are ground with 17.8 g of metallic chromium, with a particle size of - 0.044 mm, in a rubber-lined ball mill with a capacity of 1.1 liters and 350 cm3 of fine hydrocarbon type solvent. high boiling. The mill is filled to 40% of its volume with steel balls having a diameter of 4.762 mm and the milling is carried out for a period of 24 hours at a speed of 60 rpm.

   After recovering the intimate, finely divided mixture of chromium, aluminum nitride and silicon carbide from the steel balls and the hydrocarbon type solvent, washing with hexane and drying in a vacuum oven. Analysis shows that the dispersion obtained contains 2.24 parts by volume of aluminum nitride and 0.1 part by volume of silicon carbide per part by volume of metal. The metal is made up of
78% by volume of chromium and 22% by volume of iron.

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  20 grams of this dispersion are pressed as in Example 25 and the refractory dispersion obtained has a Ro @ kwell A hardness of 89.6, an impact resistance of 15.6 kg-met @ / cm2, a resistance to the average transverse rupture of @ 00 kg / cm2 and a density of 4.34 g / cm3 which corresponds with respect to the theoretical density of 4.44 g / cm3 expected for this refractory dispersion, at a percentage of the theo- density risk of 98.0%.



  EXAMPLE 27.



  77.2 grams of the metallic tungsten of the example. 23 are ground with 19.5 grams of the aluminum nitride of Example 21. The grinding is carried out in a ball mill lined with rubber with a capacity of 1.1 liters, filled to 40% of its volume. with steel balls of 4.762 mm caliber and 350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon type oil. Grinding is carried out at 60 revolutions per minute for 24 hours.

   The powder obtained from aluminum nitride and tungsten mixed intimately is recovered from balls and washed until the solvent of the hydrocarbon type is free with hexane and dried in a vacuum oven 36 grams of the powder obtained consisting of 1, 5 part by volume of aluminum nitride per part by volume of tungsten, are pressed under the conditions described in Example 21, except that the maximum imposed pre @ don is 420 @ / cm2 .



  The dispersion refracted: ;, this obtained has a resistance to. rupture of 10,360 kg / cm2, impact strength of 7.696 kg / cm2, Rockwell A hardness of 85.6 and density of 9.46 g / cm3, which represents 98% of theoretical density of 9.67 g / cm3 calculated for this refractory material. The refractory su stance is tested as a tool cut on cast iron; it performs exceptionally well even with interrupted cuts and at high speeds.

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  EXAMPLE 28.



   1360grams of metallic molybdenum powder with a particle size of -0.044 mm are placed in a steel ball mill with a capacity of 3.78 liters filled to 40% of its volume with steel balls and also containing 1800 cm3 of a high boiling point hydrocarbon type oil. This mixture is ground at a speed of
60 rpm for 3 days, after which the molybdenum powder is separated from the hydrocarbon type oil and steel balls, washed completely with hexane to remove the oil and dried in a vacuum oven . It is purified, with hydrochloric acid and water treatment identical to that described in the purification of tungsten metal powder of Example 23.

   The finely divided metallic molybdenum powder obtained has an average particle size of 100 to 200 millimicrons and contains no. only traces of iron as impurities.



  * 40.8 grams of this material are ground with
19.5 grams of aluminum nitride prepared as described in Example 21, in a rubber-lined steel ball mill with a capacity of 1.1 liters filled to 40% of its volume with balls of 4.762mm caliber steel.



   The grinder also contains 350 cc of a high boiling point hydrocarbon type oil, Grinding is carried out for a period of 24 hours at a speed of
60 revolutions / minute. After recovering the thoroughly mixed powder of molybdenum and aluminum nitride from the hydrocarbon oil, washing with hexane to remove the oil and drying in a vacuum oven, 25 grams of , this material are hot pressed under the conditions described in Example 21.

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   The resulting refractory dispersion contains about 1.5 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of molybdenum. The dispersion has an average transverse tensile strength of 5447.75 kg / cm2, an impact strength of 11.648 kg-m / cm2, a Rockwell 'A hardness of 83.2 and a density of 5.97 g. /cm3. Compared to the theoretical density expected for this composition, which is 6.03 g / cm3, this represents 99% of the theoretical density.



    EXAMPLE 29.



   21.2 g of the aluminum nitride powder of Example 21 are mixed with 24.9 g of pure metallic chromium with a particle size of -0.044 mm. This ground powder is recovered as in the previous example. It is hot pressed by introducing carbon into the mold at 1600 C, heating to 1800 C, applying a pressure of 280 kg / cm2, increasing the temperature to 1900 C and maintaining this temperature for 5 minutes. The resulting dispersion has a tensile strength of 9240 kg / cm2, an impact strength of 15.6 kg-m / cm2, a Rockwell A hardness of 90.1 and a density of 4.61 g / cm3, which represents 100% of the theoretical density. The dispersion contains about 1.86 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of metal chromium.

   This dispersion constitutes an excellent high temperature refractory material which exhibits high oxidation resistance as well as high resistance even above 1100 C.



  EXAMPLE 30.



   41.5 g of the metallic tungsten powder of Example 23 and 22.10 g of the aluminum nitride powder of Example 21 are mixed with 17.8 g of metallic rhenium powder with a particle size of -0.044 mm and ground under the same conditions as in Example 21. @ The conditions of

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 pressing are also the same as those employed at. Example 21, except that a holding time of 15 minutes at 20000C is used instead of a holding time of 5 minutes at this temperature. The resulting refractory dispersion contains about 2.33 parts by volume of aluminum nitride per part of aluminum of an alloy consisting of 70% by weight of tungsten and 30% by weight of rhenium.

   Its transverse breaking strength is 14,000 kg / cm2, its Rockwell A hardness is 91.5, its impact resistance is 46.8 kg-m / cm2, and its density is 7.20 g / cm3. , which represents more than 99.5% of the theoretical density expected for this composition. X-ray examination shows that this dispersion consists of aluminum nitride and a tungsten-rhenium alloy phase. This dispersion is used as a cutting tool to cut cast iron, stainless steel, 4340 steel as well as various nickel and chromium base super alloys containing aluminum and titanium. - me precipitation hardening agents.

   Its use as a cutting tool on these metals is remarkable, with wear being almost negligible even at the highest cutting speeds on all of these metals except superalloys.



   Even with these extremely hard and strong alloys, it has been found possible to cut without excessive wear at high speeds.



   EXAMPLE 31.



   31 grams of the aluminum nitride powder of Example 21 and 3.85 grams of the molybdenum powder of Example 28 are mixed with 2.48 grams of pure rhenium powder with a particle size. -0.044 mm..These materials are ground in a steel mill lined with rubber with a

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 1.1 liter capacity filled to 40% of its volume with 4.762 mm steel balls and containing 350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon.

   The grinding is carried out for 24 hours at a rate of 60 revolutions / minute and the cutting of the intimately mixed powder of metal and aluminum nitride is carried out as indicated in the preceding examples.



   15 grams of this composition are pressed at 2000 C for a period of 5 minutes, after first applying a pressure of 280 kg / cm2 at a temperature of 1900 C. The resulting dispersion has a breaking strength. re of 4200 C, an impact resistance of 15.6 kg-m / cm2, a density of 3.70 and a Rockwell A hardness of 89. The dispersion consists of 19 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of a rhenium alloy and. molybdenum in a ratio of 40 to 60 and the density obtained corresponds to 99% of the expected theoretical density. for this composition.

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   EXAMPLE 32
19.5 grams of the silicon carbide and aluminum nitride powder of Example 25 are mixed with 17.7 g of chromium metal powder, with a particle size of −0.044 mm and 5 g of commercial magnesium nitride. This mixture is ground in a rubber-lined grinder with a capacity of 1.1 liters containing 350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon and filled to 40% of its volume with dumplings. 'steel of a' gauge of 4.762 mm, for a per @ ole of 24 hours at a speed of 60 revolutions / minute.



   After recovering and washing the powder as described in the previous examples, 17 g of this powder are pressed into a carbon mold at a temperature of 1900, however for a period of 5 minutes. The reactionary dispersion obtained shows a resistance to transverse rupture of
7210 kg / cm2, an impact resistance of 12.48 kgm / c @ 2, a Rockwell A hardness of 91-.0 and a density of 4.2 cm3, which is very close to 100% of the theoretical density that we are waiting for this composition.

   It should be noted that the non-metallic constituents of the dispersion constitute 3 parts by volume per part by volume of metal.



   EXAMPLE 33.



   2.48 g of pure metallic chromium powder with a caliber of'-0.044 mm and'3.5? g of the metal molybdenum powder prepared in Example 28 are mixed with 30.3 g of aluminum nitride prepared as described in Example 21. The grinding conditions, recovery from the solvent and the - pressing are substantially identical to those described in Example 21. After pressing, the dispersion obtained contains - about 13.3 parts by volume of aluminum per part by volume.

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 lume of an alloy which is 50 vol% chromium and 50 vol% molybdenum.

   The transverse breaking strength of this dispersion is 7140 kg / cm2, its impact resistance is 7.28 kgm / cm2 and its Rockwell A hardness is 88.5. The density of 3.60 g / cm3 represents 99.3% of the theoretical density of this composition. This dispersion shows high temperature resistance together with excellent oxidation resistance, even at temperatures over 10,000 C.



   ......



   EXAMPLE 34: 13.45 g of the metal tungsten powder of Example 23, and 7.65 g of the metal molybdenum powder of Example 28 are mixed with 27.7 g of the metal powder. aluminum nitride of Example 1 and these substances4 are ground in a rubber-lined grinder with a capacity of 1.1 liters filled to 40% of its volume with steel balls with a caliber of 4.762 mm and containing 350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon. The grinding is carried out for a period of 24 hours at a speed of 60 revolutions per minute. After the recovery of the intimate mixture of aluminum nitride and metal in powder form, as described in the preceding examples, 18 g of this composition are pressed under the pressing conditions described in example 21.

   The refractory dispersion obtained shows a tensile strength of
5250 kg / cm2, a Rockwell A hardness of 90, an impact resistance of 4.16 kgm / cm and a density of 4.83 g per cm3, which corresponds to 97% of the theoretical density expected for this composition. This dispersion contains approximately 5.67 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of an alloy consisting of 50% by volume of molybdenum and 50

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 by volume of tungs @ ene.



   E X E M P L E 35.



   5.10 g of the molybdenum powder of Example 28 are mixed with 0.12 g of zirconium hydride and 31.0 g of the aluminum nitride powder of Example 21. These substances are crushed and separated from the oil as described in the previous example. The pressing conditions used are those of Example 21. The dispersion obtained, consisting of 5% by volume of an alloy with 98% molybdenum 'and 2% zirconium, has a breaking strength of 4900 kg / cm2, a Rockwell A hardness of 91, an impact resistance of 10.4 kgm / em2 and a density of 3.61 g / cm3, a value which is very close to 100% of the theoretical density expected for this composition.



   EXAMPLE 36.



   26 g of the metallic molybdenum powder of Example 28 are ground with 24.4 g of the aluminum nitride powder of Example 21 and to this mixture 0.6 g of hydride is added. of zirconium. This mixture is crushed and recovered as described in the preceding examples and 20 g of this mixture is pres-. ses at 2000 C, using the pressing cycle described in Example 21 '. The refractory dispersion obtained shows a transverse breaking strength of 11,210 kg / cm, an impact strength of 31.20 kgm / cm, a Rockwell A hardness of '90.5 and a density of 5.05 g per cm, which represents 99% of the theoretical density.

   The dispersion contains 25% of an alloy of molybdenum and zirconium which consists of 98% by weight of molybdenum. -
The dispersion is exceptionally attractive as a cutting tool on a variety of metals and alloys with minimal wear. The alloys tested include

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 nent bronze, an abrasive copper-aluminum alloy, precipitation hardened, a cobalt superalloy containing chromium and tungsten as well as carbon as hardening agents, cast iron, and 4340 steel. minor wear using cutting speeds up to 456 m surface per minute on all alloys except the cobalt based superalloy. This alloy can be cut with relatively low 'wear' at a speed of up to 122 surface meters per minute.

   This cutting tool composition is particularly noteworthy in interrupted cuts on steel and cast iron, due, it is believed, to its impact resistance, high mechanical strength and hardness.



     EXAMPLE 37.



   19.6 g of aluminum nitride from Example 21 are mixed with 22.6 g of titanium hydride powder and these substances are ground in a grinder lined with rubber with a capacity of 1, 1 liter filled to 20% of its volume with 4.762 mm gauge steel balls in 350 cc medium of high boiling point hydrocarbon type oil.



   Grinding is carried out for 4 days at a speed of 60 revolutions / minute. The intimate mixture obtained of titanium hydride and aluminum nitride is recovered from the beads or balls in the mill and washed until it is free of oil with hexane. This mixture is then loaded into an alumina tube ¯, gas-tight in alumina boats and is nitrided at a temperature of 8500 C for a period of b hours under an atmosphere of cracked ammonia. At the end of the 8 hour period the temperature is raised to 12000 C, while maintaining the atmosphere of cracked ammonia and nitriding.

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      is carried out pedant 4 additional hours.

   The oven is cooled and the product removed. Chemical analysis and identification of the X-ray diffraction shows that the powder consists of 60% by volume aluminum nitride and 40% by volume titanium nitride. The size of the crystallites of the two phases is less than 1 micron, as de- '. ended by the widening of the lines during the x-ray examination.



   28.8 g of this powder are mixed with 21.3 g of pure metallic chromium powder of 0.044 mm caliber and these substances are ground together for 3 days in a ball mill lined with rubber. a 1.1 liter capacity containing 350 cc of a high boiling point hydrocarbon solvent and filled to 40% of its volume with 4.762 mm caliber steel balls. The grinding speed is 60 revolutions / minute. The product is then recovered and washed until it is free from oil with hexane and dried in a vacuum oven.



   20 g of this mixture are pressed at a temperature of
1900 C, with a holding time of 5 minutes and a pressure of 280 kg / cm. The pressure of 280 kg / cm2 is first imposed at 1800 ° C. after the carbon mold containing the powder has been introduced into the hot zone of the oven.



   The resulting dispersion contains 0.93 parts by volume of titanium nitride and 1.4 parts by volume of aluminum nitride per part by volume of chromium, which is present in. form of a continuous network or vehicle. The dispersion has a transverse tensile strength of 14,000 kg / cm2, an impact strength of 15.6 kgm / cm, a Rockwell A hardness of
91 and a density of 4.97 g / cm3, which represents 99.2% of the theoretical density expected for this composition.

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   E X E M P LE 38.



   This example illustrates the preparation of a dispersion containing 30% by volume of metallic chromium and 70% by volume of a dispersed refractory phase consisting of 60% by volume of aluminum nitride and 40% by volume of nitride. of zirconium. 19.6 g of the aluminum nitride of Example 21 are mixed with 29.1 g of zirconium hydride and this mixture is ground and recovered from the mills as mentioned in the previous example. The nitriding of this mixture is also carried out as described in Example 37.

   After nitriding, chemical analysis and X-ray examination show that the powder obtained consists of an intimate mixture of zirconium nitride and aluminum nitride in the ratio of 40% by volume of nitride. of zirconium at 60% by volume of aluminum nitride. Both nitride phases have particle sizes less than 1 micron as shown by line widening on x-ray examination.



   33.6g of this material is combined with 21.3g of high purity metallic chromium of -0.044mm caliber and these materials are ground in a ball mill and recovered as described in Example 37.



   23 g of this product are hot pressed using a pressure of 35 kg / cm2, a temperature of 1600 C and a hold time. 30 minutes at maximum temperature and pressure. The refractory dispersion obtained shows a transverse breaking strength of 12,600 kg / cm2, a hardness of 90.5 on the Rockwell A scale and an impact resistance of 13.52 kg-m / cm2. The density is 5.45 g / cm3, which represents 99.4% of the theoretical density expected for this composition. The dispersion combines high resistance ###### '

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 with reasonable ductility and excellent oxidation resistance even at temperatures over 1000 C.



   E X E M P L E 39.



     317.15 g of chromic pirate, 7.5 water of hydration are dissolved in 1 liter of water. A second solution consisting of 6.6 g of magnesium nitrate and water of hydration is also dissolved in 1 liter of water. These two solutions are poured simultaneously and in equal ratios into a 3 liter bottom consisting of a solid solution of ammonium bicarbonate. The precipitates obtained from the basic carbonates of magnesium and chromium intimately mixed with each other are washed completely to remove the dried ammonium salts in a vacuum oven. They are then heated to a temperature of 2500 C to decompose the basic chromium carbonate.

   This mixture is reduced in hydrogen by slowly raising the temperature at a ratio of 2000 C per hour to a peak temperature of 1200 C. The sample is then maintained at this temperature for 18 hours and cooled. Chemical analysis and X-ray diffraction show that the powder obtained consists of an intimate, uniform and fine dispersion of 2% of magnesium oxide in pure metallic chromium.



   10.65 g of this powder are mixed with 28.7 g of the aluminum nitride powder of Example 21 and the mixture is ground and recovered as described in the preceding examples. 18 g of this mixture are pressed at a temperature of 1800 C and a pressure of 280 kg / cm2, with a holding time of 15 minutes at 18000 C. A pressure of 280 kg / cm is first applied. at a temperature of 1700 C: The refractory dispersion obtained consists of particles of aluminum nitride mutually dispersed with metallic chromium which has, dispersed in the mass, finely divided crystals of magnesium oxide.

   The trans-

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 versal dispersion is 8610 kg / cm2, impact resistance is 31.2 kg / cm2, Rockwell A hardness is 90, and density is 3.93 g / cm3, which roughly corresponds to the density theoretical expected for this composition.



   E X E M P L E 40.



   48.2 g of a sample of metallic tungsten powder containing, dispersed in its mass, 1% by weight of particles with a size of 100 millimicrons of thorium oxide are mixed with 24.5 g of aluminum nitride of Example 21. This mixture is ground for 24 hours in a rubber-lined grinder with a capacity of 1.1 liters containing 350 cm3 of a high boiling point hydrocarbon solvent. and filled to 40% of its volume with steel balls of a caliber of -1.5875 mm. The grinding speed is 60 revolutions per minute.

   After the recovery and removal of the oil as described in the previous examples, 25 g of this material are pressed at a temperature of 2200 C with a holding time of 1 minute at the peak temperature under a pressure. 280 kg / cm2 which is first introduced at 2000 C. The refractory dispersion obtained consists of approximately 0.09 part by volume of thorium oxide and 3.26 parts by volume of. aluminum per part by volume of metallic tungsten. The transverse breaking strength is 7700 kg / cm2, its density is 7.20 g / cm3, its Rockwell A hardness is 90.9, and the impact resistance is 20.8 kg-m / cm2. The density represents 96.2% of the theoretical density expected for this composition.



    EXAMPLE 41.



   20.4 g of a sample of finely divided molybdenum powder containing, in the dispersed state, 10% by weight of thorium oxide in the form of discrete crystals of a size of 100 millimicrons, are mixed to 26.1 g of nitride

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 aluminum 'of \.;

   Example 21 and these materials are crushed, recovered from the biibyeur and washed until they are free of oil as will be described in the previous example, 18 g of this material are pressed under the conditions described in the previous example and the dispersion refractory obtained shows a transverse breaking strength of 6300 kg / cm2, a Rockwell A hardness of
91.5, an impact resistance of 15.6 kg-m / cm2 and a density of 4.63 g / cm3. This density represents 99.5% of the theoretical density provided for this composition.

   The dispersion consists of 20% by volume of a molybdenum binding metal phase containing, in the dispersed state, 10% by weight relative to the weight of the molybdenum of distinct particles of thorium oxide with a size of 100 to 200 millimicrons, and a refractory phase comprising 80% of the dispersion of finely divided aluminum nitride particles. This material exhibits high strength as well as exceptional resistance to blistering, even at temperatures up to 1500 C in inert atmospheres.



   . EXAMPLE 42.



   322.7 g of the aluminum nitride of Example 21 and
19.2 g of the metallic tungsten of Example 23 are ground using 2500 g of cylindrical-shaped rod-shaped elements or rods made of cobalt and tungsten carbide and 350 cc of a type oil. High boiling point hydrocarbon in a 1.1 liter capacity rubber lined steel ball mill. Grinding is carried out for a period of 500 hours at a speed of 60 revolutions per minute.

   The ground mixture of tungsten and aluminum nitride is recovered as described in the preceding examples. '

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The intimately mixed powder obtained consists of 99 parts by volume of aluminum nitride and * of 1 part. by volume of metallic tungsten, both phases having particle sizes of less than 1 micron. 14 g of this powder are pressed in a nitrogen atmosphere, the pressure being applied at a temperature of 2000 C. A pressure of 280 kg / cm2 is used.



   The dense body obtained according to the invention consists of a dispersion of 99 parts by volume of aluminum nitride in one part by volume of metallic tungsten.



  Its density is 3.42 g / cm3, which is the theoretical density provided for the composition. This body is hard and strong, resists corrosion and erosion and is well suited for high temperature structural applications.



   EXAMPLE 43.



     244.5 g of the aluminum nitride of Example 21 and.



    19.2 g of the metallic tungsten from Example 23 are mixed, ground and recovered from the mill as described in the previous example. The pressing is also carried out under the same conditions and the dense body obtained according to the invention consists of a dispersion of 75 parts by volume of aluminum nitride in one part by volume of metallic tungsten. The density of the hot-pressed body is 3.34 g / cm3, which represents the theoretical density of this composition. This composition is stronger, more ductile, but otherwise similar in properties and utility to the composition of Example 42.



   EXAMPLE 44.



   An ammonium tungstate solution is prepared by dissolving tungsten oxide in an excess of concentrated ammonium hydroxide. This solution contains 11.2% tungstic oxide. 6317 g of the ammonium tungstate solution are adjusted to a volume of 6 liters. 1821 g of 22% titanium oxide sol, the titanium oxide being in the form of spherical aggregates with a size of 20 millimicrons of ###############

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 particles of size 5 to 10 millimicrons are mixed with 1713 g of a so. 3.5% alumina, the alumina being in the form of particulates with a size of 20 millimicrons. The pH of the mixed soils adjusted to 1 with hydrochloric acid and the mixture is then adjusted to a total volume of 6 liters.



   2970 cm3 of an 18.5% aqueous hydrochloric acid solution is adjusted to 6 liters n volume with water. A bottom of 6 liters of distilled water adjusted to a pH of 1 with hydrochloric acid.



   The solution of the mixed salts of titanium oxide and alumina, the solution of ammonium ignstate and the solution of hydrochloric acid and the water are poured at equal flow rates simultaneously into the aforementioned section vigorously. restless.



   The resulting precipitated mixture of tungstic oxide, titanium dioxide and alumina is washed by decantation and centrifugation, and dried in an air oven overnight at 250 - 300 C.



   The weight recovered at this stage is 1076 g. This material is then calcined in an oven at 400 - 450 C overnight and the weight decreases to 956 g. This material is then reduced with the aid of hydrogen in an electrically heated oven in a stream of pure dry hydrogen, first at 600 C and finally at 1000 C. Under these conditions, the tungstic oxide is transformed. tungsten metal in a colloidal mixture with titanium monoxide and alumina.



   826 g of this mixture are recovered and analysis shows that it has an oxygen content of 22.1% at this stage.



     141 g of carbon are mixed with this material and the mixture is heated in a tubular ceramic furnace in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1250 C.



   The atmosphere is then replaced by an ammonia atmosphere and the system is maintained at 1250 C for 15.5 hours, after which it is heated to 1550 C and maintained at

  <Desc / Clms Page number 70>

 this temperature for 22.5 hours.



   The product obtained is an intimate colloidal mixture of metallic tungsten and titanium nitride, with a small amount of alumina and aluminum nitride. X-ray examination of this powder shows that it consists of crystallites of tungsten, 30 millimicrons in diameter, together with titanium nitride, 17.5 millimicrons in diameter. Alumina. and aluminum nitride are below the X-ray detection limit.



   The product is somewhat agglomerated, as indicated by its nitrogen surface area of 2 m2 / g, which is considerably less than that which would be obtained with a mixture of crystals. non-agglomerated of the caliber indicated by x-rays.



   274 g of this composition, 1.5 g of a pure cobalt powder of 1 micron caliber and 4996 g of tungsten sticks or rods are charged into the rubber-lined ball mill, together with 180 cm3 of an oil of the non-volatile hydrocarbon type. The capacity of the crusher is approximately 1300 cm3. The grinding is carried out at a speed of 60 revolutions / minute for 5 days.



   During grinding, 13g of tungsten is collected by the product, from the tungsten sticks due to partial attrition during grinding. This powder was found, during chemical analysis, to be composed of
2.59 parts by volume of titanium nitride and 0.58 parts by volume of alumina per part by volume of the metal which consists of 98% by volume of tungsten and 2% by volume of cobalt. The predicted theoretical density for this composition, which is calculated assuming that the specific volumes of the components can be added, is 8.50 g / cm3.

  <Desc / Clms Page number 71>

      



   A number of refractory samples are made from this powder by hot pressing it at a temperature of 1800-1845 C, using a pressure of 280 kg / cm2 and a hold time at this temperature of 1 minute. The average properties obtained are as follows :. the density is 8.52 g / cm3, the Rockwell A hardness is 90, the transverse breaking strength is 11,060 kg / cm2, and the impact strength is 38.48 kg-m / cm2.



   This refractory dispersion constitutes an excellent cutting tool as shown in the following tests. The samples of hardened steel, 4340 grade, Brinnel hardness 351 are machined on a lathe using a feed of
0.254 mm, a cutting depth of 1.2? mm and a speed expressed in surface meters / minute of approximately 274 meters.



   After 3 minutes of cutting, the average wear of the cutting edge or cutting edge is about 0.127 mm, the highest local wear observed is 0.1524 to 0.2032 mm and the crater depth is about 31.75 microns. ,
In a one-lathe machining test, in which the feed is 0.762 mm, the depth of cut is 3.175 mm, and the surface speed of 91.2 meters per ninute, a machining of 1 minute results in .a-local wear of 50.8 microns and an average wear of 50.8 microns; as well as zero crater depth.

   Tool life curves are calculated on the same steel, using a surface speed of 152 meters per minute, a feed rate of
0.508mm and a cutting depth of 1.587mm, and the tool operates without failure for a period of 19 minutes and 45 seconds. At the end of this test, wear and crater formation are not excessive; although a slight peeling -

  <Desc / Clms Page number 72>

 causes some deterioration of the surface finish of the refractory dispersion at this stage. Under conditions, similar to a surface speed of 121.6 ours per minute, the life of this refractory is 14 minutes and 15 seconds.



   As a further indication of the excessively high strength of this tool, it is used as a single tooth in a milling head to cut malleable iron to a cut depth of 0.254 cm. , a feed rate of 1.016 mm per tooth, and a speed of 60 surface meters per minute. No crater wear @ observable bit wear and no bit failure followed, even after a 1.68 cm cut of metal, the es @ i being completed by this time.



   Therefore, this utility functions in a remarkable fashion in the case of. practical grinding conditions of the harshest type and in those conditions where only the most wear resistant ceramic tools are normally used.



   EXAMPLE 45.



   An aci @ ball mill with a volume of
1.3 liters is charged with 114 g of finely divided titanium nitride, 17.1 g of aluminum nitride and 90 g of tungsten ground in a ball mill. 450 g of a hydrocarbon oil having a flash point of 130 ° C. and 5.75 kg of tungsten elements are also charged to the mill.
This mixture is ground in a mullet mill for 5 days.

   Product recovery is carried out by transferring the suspension from the ball mill to a resin kettle, the suspension is deposited and the liquid which supersedes is removed by a siphon. The wet cake is washed thoroughly with hexane and then dried in vacuo. The resin cauldron containing the dry powder is

  <Desc / Clms Page number 73>

 opened in an inert atmosphere in a dry box and the resin is sieved through a 0.210 mm sieve.



   A sample of this 0.210 mm powder dispersion is hot pressed according to the following method: the sample is heated to 1900 ° C. in a graphite mold and maintained at this temperature for 6 minutes. A pressure of 280 kg / cm2 is then applied and maintained for a total of 5 minutes, the sample is then allowed to cool rapidly. These operations are carried out in a half atmosphere of nitrogen.



   The obtained sample has a transverse tensile strength of 9527 kg / cm2, an impact strength of 6.24 kg-m / cm2 and a Rockwell A hardness of dE 90.1. The density of 7.7 g / cm3 is equal to 100 of the theoretical density expected for this eompo-. sition, which contains about 3.0 parts by volume of titanium nitride and about 0.8 part by volume of aluminum nitride per part by volume of tungsten.



   This refractory dispersion is used to make a cutting tool insert and used as a cutting tool. pant on 4340 steel. It makes an excellent high speed cutting tool at 274 surface meters per minute, using a feed of 0.254 cm / revolution and a depth of cut of 1.27 mm. After 3 minutes of operation, the tool. has an average bit wear of 0.1778 mm and a crater depth of 25.4 microns. At a surface speed per minute of 91.2 meters, also on quality steel
4340, using a heavy feed of 0.762mm and a cutting depth of 3.175mm, this tool cuts satisfactorily. , health and resists breaking.

   After a minute, the tool cut off. has an average cutting edge wear of only 76.2 microns @ t none,

  <Desc / Clms Page number 74>

 wear by measurable crater formation,
This tool operates for 30 minutes without failure on 4340 steel at a speed of 112.5 surface meters / minute, with a cutting depth of 3.175 mm and a feed of 50.8 microns and it exhibits wear. cutting edge of only 91.6 microns and a crater depth of 25.4 microns. The finish of the workpiece is excellent.



     EXAMPLES 46 - 60.



   The following examples illustrate other compositions which are prepared in a similar manner to that described. in Example 1. 'The specific conditions used in the grinding and hot pressing operations, the chemical analysis of the powder, and the nominal composition as well as the properties of the pressed parts are given in the tables given below. -after.

   The operation of the refractory dispersion in the form of a cutting tip is described separately for each example,

  <Desc / Clms Page number 75>

 
 EMI75.1
 1-1 TABLE
 EMI75.2
 
 <tb> Exem- <SEP> Quantities <SEP> of <SEP> materials <SEP> of <SEP> Conditions <SEP> of <SEP> treatment <SEP> Analysis <SEP> of <SEP> the <SEP> powder <SEP> Calibers <SEP> of
 <tb> ple <SEP> departure <SEP> (grams) <SEP> in <SEP> a <SEP> crusher <SEP> to <SEP> cannonballs <SEP> crystals <SEP> determined <SEP> by <SEP> exam
 <tb> to <SEP> spokes <SEP> X.
 <tb>



  . <SEP> TiN <SEP> AIN <SEP> Al2O3 <SEP> 'He <SEP> Co <SEP> El- <SEP> Weight <SEP>!) Urea <SEP> of <SEP>% <SEP> C <SEP>% <SEP> 0 <SEP>% <SEP> N <SEP> 'Surface <SEP> TiN <SEP> W <SEP> '' <SEP>
 <tb>
 
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 EMI75.4
 
 <tb> 45 <SEP> 114 <SEP> 17.1 <SEP> - <SEP> 90.0 <SEP> - <SEP> W <SEP> '5.75 <SEP> 5 <SEP> days <SEP> 1.15 <SEP> 1.68 <SEP> 10.26 <SEP> 10 <SEP> 19 <SEP> 30
 <tb> 46 <SEP> ' <SEP> 114 <SEP> 17.1 <SEP> - <SEP> 90.6 <SEP> 1.6 <SEP> W <SEP> 5.58 <SEP> 6 <SEP> days <SEP> 1.34 <SEP> 1.80 <SEP> 8.64 <SEP> 8.6 <SEP> -
 <tb> 47 <SEP> 66.6 <SEP> 9.9 <SEP> - <SEP> 90.0 <SEP> - <SEP> W <SEP> 7.86 <SEP> 5 <SEP> days <SEP> 1.11 <SEP> 2.01 <SEP> 8.37 <SEP> 11 <SEP> 27
 <tb>
 
 EMI75.5
 48 89.5 17.4 fui '- 125 - W 6, 64 5 days 0, 24 3.12 9, 07' = r 22 30 -.



  49 64.0 6t2 60 - W 7.00 16 hours 0.81 0.80 11.39 - 5, 6 37 29
 EMI75.6
 
 <tb> 50 <SEP> 72.8 <SEP> 7.0 <SEP> - <SEP> 77.2 <SEP> - <SEP> WC <SEP> ' <SEP> 3.44 <SEP> 15 <SEP> hours- <SEP> - <SEP> - <SEP> -
 <tb> 51 <SEP> 94.0 <SEP>. <SEP> 17.2 <SEP> 100- <SEP> w <SEP> 7.50 <SEP> 8 <SEP> days <SEP> 1.18 <SEP> 4.80 <SEP> 6.39 <SEP> 8.8 <SEP> 27 <SEP> 23
 <tb>
 
 EMI75.7
 52,114 17.1 - 169 -. WC 4.00 5 days 1.50 1.43 8.00 8.16 - - 53 63 9.45 - 69.5 - W - tu, 70 16 hours 0.81 0, 94 11.10 6.1 40. 25
 EMI75.8
 
 <tb> 54 <SEP> 54.3 <SEP> 8.15 <SEP> - <SEP> 104.2 <SEP> .- <SEP> W <SEP> 4.72 <SEP> 16 <SEP> hours <SEP> 0.73 <SEP> 0.70 <SEP> 8.34 <SEP> 5.5 <SEP> 32 <SEP> 25.
 <tb>



  55 <SEP> 47.8 <SEP> 7.17 <SEP> - <SEP> 139.0 <SEP> - <SEP> W <SEP> 4.71 <SEP> 16 <SEP> hours <SEP> 0.63 <SEP> 0.72 <SEP> 5.57 <SEP> 4.6 <SEP> 39 <SEP> 25 <SEP>
 <tb>
 
 EMI75.9
 56 114 17.1 - 55.2 1.2 W 5.00 6 days 1r23 2.08 9.54 11 22 33 57 39.9 1.78 8 - 16.6 - W b, 38. 16 hours - - - .. ¯ ¯ 58 36.1, 2.51 a - 25.0 0.8 W 6.24 16 hours - - - .-- - -
 EMI75.10
 
 <tb> 59 <SEP> 43.5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 30 <SEP> - <SEP> W <SEP> 7.00 <SEP> 16 <SEP> hours <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -
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 60 43.5 - '- 7.0 0319 W 6.31 16 hours - - - - - -
 EMI75.12
 
 <tb> @ <SEP> = <SEP> aluminum <SEP> atomized <SEP> substitute <SEP> on <SEP> nitride <SEP> of aluminum.
 <tb>
 

  <Desc / Clms Page number 76>

 



  TABLE II.
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  #### '####' "" ###### "" '"Refractory composition
 EMI76.2
 
 <tb> Parties <SEP> of <SEP> material <SEP> refract-
 <tb> @ <SEP> shut up <SEP> by- <SEP> Composition
 <tb> Conditions <SEP> of <SEP> press <SEP> Properties <SEP> mechanical <SEP> tie <SEP> of <SEP> metal <SEP> Composition <SEP> of <SEP> the
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 <tb> main- <SEP> to <SEP> the <SEP> A
 <tb> tienruptu-
 <tb> (min) <SEP> re
 <tb> transverse
 <tb>
 
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 45 l90Ck 6 N 2 9527 90.1 "'7.7 / 7.75 3s4 0.8 100 - 46 1750 5 N2 12341 90.2 8.23 / 8.35 - 2.10.6 - 97.9 2 , 1 - 47 1810 2 empty - 90.4 907/9, iz 2.1 0.5 - ¯i00 - 48 1800 1 empty 10 388 86.2 8th! 1 / 8.53 2.9 0.6 - 100. - - 49 1500 4 empty 10528 88.8 8.06 / 7.86 3.0 0.6 - 100 - - 50 1600 4 empty 11815 - 88.8 7, 96/8, OI.), 4 0.5 - 100 - 51 1800 2 empty 17413 90.6 8.49 / 8.69 2.9 - 0.6 100 -.

   - 52 1900 6 empty 9212 $ 91 0- 8.53 / 8.86 2.4 0.6'- 846 ¯ 15.4 wc / 'co 1800 empty 8918 91,, 3 8.65 / 8.86 2.4 0.6 84s6 - 15.4 wc / co
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 <tb> 54 <SEP> 1850 <SEP> 4 <SEP> empty <SEP> 8659 <SEP> 86.0 <SEP> 8.99 / 9.43 <SEP> 1.8 <SEP> 0.4 <SEP> - <SEP> 100-
 <tb>
 
 EMI76.7
 55 1825 4 empty 11515 84.1 10.71 / 10.61 1 # 2 oye3 - 100 56 1780 5 empty - - 7.73 / 7.86 3.1 0.8 - 97.5 2.5 57 1700 4 empty 9562 89.0 7.97 / 8.03 3.7 Oe3 - 100 - -
 EMI76.8
 
 <tb> 1600 <SEP> 4 <SEP> empty <SEP> 9723 <SEP> 87.4 <SEP> 8.13 / 8.05 <SEP> 3.5 <SEP> 0.5 <SEP> - <SEP> 98.1 <SEP> 1.9 <SEP>
 <tb> 59 <SEP> 1750 <SEP> 4 <SEP> empty <SEP> 8148 <SEP> 88.4 <SEP> 8.50 / 8.56 <SEP> 3.4 <SEP> - <SEP> - <SEP> 100 <SEP> - <SEP>
 <tb> 60 <SEP> 1750 <SEP> 4 <SEP> empty <SEP> 6482 <SEP> 88.2 <SEP> - <SEP> 6,

  0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 97.2 <SEP> 2.8 <SEP> -
 <tb>
 

  <Desc / Clms Page number 77>

 
EXAMPLE 46.



   A compression tool is made as described in Example 1 from the pressed ball shown in Example 46 in Tables I and II. This cutting tool is tested on 4340 grade steel at a surface speed of 152 meters / minute, using a feed of 0.254mm and a depth of cut of 1.27mm. The tool is working satisfactorily. After 3 minutes without failure, it shows an average bit wear of 101.6 microns and a crater depth of only 25.4 microns.

   At a speed of 61 surface meters per minute, used a cutting depth of 1.587 mm and a feed of
0.762mm, this tool shows no bit wear and no crater wear, when running for 1 minute. In another test at a surface speed of 91.2 meters per minute, again using a depth of cut d @ 1.587mm and a feed of 0.508mm, this cutting tip runs for 30 minutes without breaking. , fault, giving an excellent finish to the workpiece and it exhibits a bit wear of only 101.6 microns and a crater depth of only 25.4 microns.



    EXAMPLE 47.



   A molybdenum cuvette is charged with 73 g of a colloidal titanium nitride active in an inert atmosphere and placed in a tubular ceramic furnace.



   This material is calcined for 16 hours at 1200 C in an ammonia atmosphere. The oven is opened to the air and 69 g of a crumbly brown powder are recovered. This material has the following composition: 2.16% oxygen, 0.04% carbon, 7.1% titanium, and 20.55% nitrogen. This powder has a specific surface area of 7.3 m2 / g, which corresponds to a particle size of 155 millimicrons, X-ray examination

  <Desc / Clms Page number 78>

 reveals that the only phase present consists of titanium nitride.

   A refractory dispersion is prepared from this titanium nitride, in combination with aluminum nitride and tungsten, like Example 45, but using operating conditions given in Tables 1 and II for Example 47. L A cutting tool made from this material performs excellently when used to cut 4340 steel. Has a surface speed greater than 274 surface meters / minute and a depth of cut of 1.27 mm and a feed of 0.254 mm, this tool exhibits a bit wear of 101.6 microns and a crater depth of 50.8 microns, when operated for 3 minutes. This tool operates without failure and produces an excellent finish on the workpiece.

   On 4340 steel, at a surface speed per minute of 132 meters, using a cutting depth of
3.175 mm and a feed rate of 0.762 mra, this tool exhibits a cutting edge wear of only 50.8 microns and no measurable crater wear after 1 minute of operation. This cutting tool is used to remove the beards from a new log made of 4340 steel, and cuts a total length of '91.44 cm with' cutting edge wear.
Only 101.6 microns and a crater depth of 63.5 microns, giving an excellent finish to the workpiece.



   The conditions are here. of 97 surface meters / minute, a speed of 0.508 mm and a cutting depth of 3.175 mm.

  <Desc / Clms Page number 79>

 



   EXAMPLE 48.



   A cutting tool was prepared from the heat treated bead prepared for Example 48 as shown in Tables 1 and 2. ' This cutting tool experienced on cast iron has a surface speed of 152 meters / minute, using a feed of 0.508 mm and a depth of cut of.
1.27mm, cuts for 91 minutes without failure.



   Also on cast iron and at a surface speed of
231 m / minute, with the same cutting depth and feed conditions, this tool cuts for 43 minutes without failure.



   Another pressed dispersion of this same powder gave a cutting tool with a life of 43 minutes and 30 seconds on 4340 steel at a surface speed of 121.6. m / minute, a feed of 0.508 mm and a depth of 1.587 mm. The same tip is used to make a milling on malleable cast iron at a surface speed of about 60m per minute, using a depth of cut of 2.54mm and a feed of 1.016mm per tooth and cut one, total of 58.736 cm before failure occurs.



    EXAMPLE 49.



   Using a commercial titanium nitride, a hot-pressed refractory dispersion is prepared as in Example 45, under the same conditions as Example 49 (see Tables 1 and 2). A cutting tool is prepared from this material, which tool operates excellently on steel at a surface speed of 121.6 m per minute - and shows low wear and long life. .

  <Desc / Clms Page number 80>

 



    EXAMPLE 50.



   A cutting tool is made as described in Example 45, using a finely divided titanium nitride: A hard and strong cutting tool is obtained which operates satisfactorily on steel at a surface speed of. 91:, 2 m / minute, with a long operating time or life.



    EXAMPLE 51.



   A high speed cutting tool is prepared from the hot pressed refractory dispersion shown for Example 51 in the table. This tool is prepared according to the method of Example 45 and it constitutes a refractory cutting tool which is stable against thermal shocks. This cutting tool cuts for 9 minutes and 12 seconds on 4340 steel. Brinnel hardness 203, when experimenting at a surface speed of 167 m / minute, using a feed or lateral displacement of 0.508 mm and a depth of cut of 1.587 mm.



    EXAMPLE 52.



   The first cutting tool of Example 52 in Tables 1 and 2 was tested on 4340 steel and performed excellently, as shown by the following test:
At a surface speed of 258 meters per minute, using a depth of cut of 1.27 mm and a feed of 0.254 mm, this tool runs for 3 minutes without slipping and exhibits a bit wear of 1.016. mm only and a crater depth of only 38.1 microns.



   At a speed of 112.5 m at surface per minute, using a cutting depth of 3.175 mm and a feed rate of 0.508 mm, this tool will only run for 1 minute with a cutting edge wear of 25.4 microns only and no wear by formation

  <Desc / Clms Page number 81>

      of measurable crater.

   Also at a surface speed of
112.5 meters / minute, with. A cutting depth of 3.175 mm and a feed rate of 0.76 @ mm, this tool performs excellently for 15 minutes and 27 seconds,
The second, the cutting edge, prepared from the same orderly dispersion, with the properties shown in the tables, also exhibits excellent cutting tip properties when experienced on steel.
4340 at a surface speed of 304 meters per minute. This tool operates satisfactorily for 3 minutes, with a bit wear of only 76.2 microns and a crater depth of 0.1397 mm.

   At a surface speed of 99 meters / minute, this tool cuts satisfactorily for 10 minutes with a cutting wear of only 50.6 microns and a crater depth of only 6.35 microns. of course. In a milling test on malleable cast iron. this cutting point exhibits a toughness exceeding that of other commercial cutting points used on this type of material. This tool is tested at a speed of 78 @etres. surface / minute, a cutting depth of 2.54 mm, with feeds of 0.208 mm, 0.432 mm and 0.953 mm. In all. under these conditions, the tool operates satisfactorily without failure.



   EXAMPLE 53.



   The hot-pressed ball shown for the example
53 in the table is used to make a cutting tool and is tested on 4340 steel of hardness
Brinnell greater than 307. This tool, at an over- "face speed of 112.5 meters / minute, with a cutting depth of 1.587 mm and a feed of 0.508 mm, has an existence of
66 minutes and 30 seconds. At surface speed

  <Desc / Clms Page number 82>

 of 161 meters / minute, this tool has a life of 18 minutes.



   EXAMPLE 54.



   A refractory dispersion is prepared as in Example 45 and under the conditions shown in Tables 1 and II for Example 54. This material constitutes a strong and hard cutting tool which has a life of.
23 minutes and 30 seconds on 4340 steel at a speed of 121.6 surface meters / minute.



   EXAMPLE 55.



   An extremely hard and solid refractory dispersion shown for Example 55 in Tables I and II conformed to a cutting tool for 6t steel tested on 4340 steel at a surface speed of 125 meters / minute, in using a cut depth of 1.587mm and a feed of 0.508mm. This tool will perform satisfactorily for more than 9 minutes on 4340 steel.



   EXAMPLES 56 '- 60 ..



   The following five examples are prepared as in Example 45P except that after the grinding period indicated in the table for the suspension of titanium nitride and luminium nitride, finely tungsten. divided is added to the ball mill and dispersed in the slurry by additional grinding for two hours.



   EXAMPLE 56.



   A hard refractory cutting tool intended for steel is prepared as in Example 45 from the refractory dispersion shown for Example 56 in the Tables. In the machining tests on high grade steel - bed 4340, at a surface speed of 304 meters / minute, using a cutting depth of 1.27 mm and a feed of 0.254 mm, this refractory cutting tool has a

  <Desc / Clms Page number 83>

 101.6 micron bit wear and 38.10 micron crater depth after 3 minutes cut without failure.

   On the same steel at a speed of 109 surface meters per minute $ with a cut depth of 3.175 mm and a feed of 0.762 mm, this tool shows bit wear of only 25.4 microns and no wear by measurable crater formation after 1 minute of operation.



   EXAMPLE 57.



   A hot-pressed bead was prepared in the same manner as that of Example 45, with the exceptions mentioned above. The preparation process and the physical properties are given in Tables I and II.



   A cutting tool made from this material makes an excellent cutting tool on steel and cast iron when used at a feed rate of 91.2 to.
152.0 surface meters / minute, a depth of cut of 1.587mm and a feed of 0.254mm.



    EXAMPLE 58.



   This composition, shown in Tables I and
It is prepared as described above, being an excellent cutting tool on cast iron, at a high speed. face of 121.6 meters / minute, with a cutting depth of
3.175 mm and a lead of 0.508 mm.



    EXAMPLE 59.



   A cutting tool is made as described in Example 45 from the pressed refractory dispersion shown for Example 59 in Tables I and II. This cutting tool exhibits excellent wear resistance when not used to cut 4340 steel at a speed of 91.2 surface meters / minute with a depth of

  <Desc / Clms Page number 84>

 cutting of 3.175 mm and a feed of 0.254 mm.



   EXAMPLE 60.



   The hot pressed refractory dispersion shown in Tables I and II for Example 60 is used to make a cutting tip for steel. This tool exhibits exceptionally wear resistance and thermal shock stability and cuts steels at speeds of up to 152 surface meters per minute with good run time.



   EXAMPLE 61 ..



   A ball mill is charged with 92 grams of commercial vanadium nitride with a caliber of 0.044 mm which is ground for 5 days in a steel mill. with 6000 g of tungsten elements and 150 g of an oil. , hydrocarbon type. To this ground suspension of finely divided vanadium nitride, 77.8 g of a tungsten powder previously ground in a ball mill is added.



   These substances are then mixed for 2 hours by grinding. The suspension obtained is then placed in a resin boiler and dried in vacuo. The dried powder is then discharged into an inert atmosphere and sieved through a 0.210 mm sieve. A hantillon of this powder dispersion is used to shelter a hot pressed log and cutting tool as rewritten in Example 45.



   The samples of ecanic experimentation give the following results: resistance to transverse rupture
7854 kg / cm2, Rockwell A hardness: 86.4 \ and density: 9.18 g / cm3.



   This density constitutes approximately 98% of the expected density for this material, which has a nominal conposition of 3 parts by volume of vanadium nitride per part by volume of metallic tungsten.

  <Desc / Clms Page number 85>

 



   This sample constitutes a good quality cutting tool for steel, which shows good wear resistance and thermal shock resistance.



   EXAMPLE 62.



   36 g of a colloidal corundum powder having a specific surface area of 29 m2 / g and an average crie- tallites size of about 40 millimicrons are screed in a 1.9 liter steel grinder with 40 g of the @ The titanium nitride powder of Example 1, 6 g of the powdered aluminum nitride of Example 21 and 93 g of the metallic tungsten fiber of Example 23.



   345 ml of a high boiling point hydrocarbon type oil having a flash point of 8 C as well as 6.622 g of metallic tungsten rods or rods are also charged to the mill. The metallic tungsten elements are in the form of small cylinders, 6.35 mm in diameter and 6.35 mm in length. The crusher is charged and closed in an atmosphere of nitrogen to prevent oxidation of the material during the grinding operation, the tower crusher. ne on rubber lined rollers for a period of 5 days at 90 revolutions / minute.



   The mill is connected to a vacuum system and the contents are vacuum dried by heating the exterior of the mill with steam. The obtained finely divided powder dispersion of alumina, nitrides and metal is recovered from the mill and separated from the tungsten elements. These operations are carried out in a nitrogen atmosphere. ,

  <Desc / Clms Page number 86>

 
The tungsten elements Ierdent 29 g during the 5-day grinding, This quantity, adulated to the 93 g of the tungsten metallic powder init. alement cracked in the mill, gives a total of 122 g of metallic tungsten incorporated in the composition.



   Chemical analysis of the powdered dispersion shows that it contains approximately 18% Al2O3, 20% TiN, 3% AlN, and 59% W. The specific surface area is 11 µ2 / g.



   23 g of this powder are placed in a carbon mold, in an inert atmosphere, using metal molybdenum discs as a separator. The temperature is raised to 1775 C, under vacuum, and after 5 minutes a pressure of 280 kg / cm2 is imposed. The temperature and pressure are maintained for 2.5 minutes. The pressure is then removed, the sample is cooled and then removed from the oven.



   The refractory compact body obtained according to the invention is cut with a diamond so as to obtain samples for testing the transverse breaking strength, the impact resistance, the hardness on the Rockwell A scale and the ' .ensile. A cut is made as a carry-over piece of a metal cutting tool.



   The transverse breaking strength is 8750 kg / cm2, its impact resistance is 1 @ 68 kg-m / cm2 and its hardness
Rockwell A is 91.8. The density is 8.12 g / cm3 which represents more than 99% of the theoretical flow rate which was expected for these compositions, relative to the specific volumes of the initial constituents.



   . A metallographic examination of this compact body shows that the alumina, the tungsten and the nitride phase are present in a square region of 10 mirons apart, and,

  <Desc / Clms Page number 87>

   in 10 100 square micron genus regions examined, all showed these same structural features. The compacts contain 1.5 parts of aluminum, 1.2 parts of titanium nitride and 0.3 part of aluminum nitride per part of tungsten.



   A cutting tool insert of this composition is tested on 4340 steel, using a cutting depth of 3.175 mm, a surface speed of '
91.2 mm / minute and a damage of 0.762 mm per revolution.



   After 1 minute of cutting, the wear of the cutting edge observed is 50.8 microns and the crater depth is 12.7 microns.



   The cutting tool insert according to the invention can cut 4340 steel even at a speed of
274 surface meters / minute, with a cutting depth of 1.27 mm and a feed of 0.254 mm per revolution. In this case, the average bit wear is 0.1524 mm in three minutes and the crater depth is 25.4 microns.



   Another cutting tool of this composition is used as a single tooth in a milling head during conventional milling to cut hardened 4340 grade steel of Brinnell hardness 330 with a profile. - cutting depth of 1.27 mm, feed rate of 0.1778 mm per tooth and a speed of 144 surface meters per minute. The average bit wear is only 0.3048 mm and no tool failure or swelling ensues, even after cutting 6.10 meters of metal, the experiment being stopped at this point. point. Finished. of the metal surface at this point is still very good.

   A wear-resistant commercial * cutting tool made of modified tungsten carbide and tested titanium carbide and tantalum carbide

  <Desc / Clms Page number 88>

 under the same conditions cut only 122 cm of metal, the test being stopped at this point due to deterioration in the finish of the metal surface. The average wear of the cutting edge of commercial steel is then 0.6096 mm.



   Another cutting tool of this composition is used as a single tooth in a milling head to cut malleable cast iron at a depth. 0.254mm cutting depth, 1.016mm feed per tooth and 60 surface meters per minute. No crater wear or cutting edge wear was observed as well as no tool failure even after a 168 cm cut of metal, so the experiment was stopped.



   EXAMPLE 63.



   51 g of the alumina powder of Example 62, 55 g of titanium nitride powder of Example 1, 8 g of aluminum nitride powder of Example 23 and 81 g of molybdenum powder metal of Example 8 are placed in a ball mill with 350 milliliters of hydrocarbon type oil and 4883 g of metal molybdenum rods or rods. The grinding is carried out as described in Example 62 as well as the recovery of the final product. Molybdenum elements show no weight loss during the grinding operation.



   The intimate dispersion obtained according to the invention has, according to the chemical analysis carried out, the following composition: 25.5% by weight of Al2O3, 27.5% of TiN, 4%
AlN and 43% Mo,

  <Desc / Clms Page number 89>

   17 g of this powder are folded into a die
 EMI89.1
 of carbon and pres, 4a with the ins% allat ..> n described in llextm- # 62, using the same pressure conditions at
 EMI89.2
 1725 * 0 * The refractory dispersicn obtained according to the invention has a transverse breaking strength of 8750 kg / cm2, an impact strength of 14.56 kg-m / cm2 and a du-. Rockwell A retainer of 91.8.

   The density is 5.86 g / cm3, which represents 100% of the theoretical density expected for this composition.



   Metallographic examination of the refractory dispersion shows interdispersion of almine, molybdenum and nitrides. The average size of crystallites determined by X-rays of alumina is 420 millimicrons, that of molybdenum is 71 millimicrons and that of titanium nitride is 100 millimicrons. Metallographic examination shows that all of the constituents are present within a 10 micron square region and that, of 10 100 square micron regions examined, 9 show these same structural characteristics. The dispersion consists of about 1.5 parts of alumina, 1.2 parts of TiN and 0.3 part of AlN per part of molybdenum.



   The cutting tool insert according to the invention, when used to cut 4340 steel at a speed of 274 surface meters per minute, with a depth. cutting thickness of 1.270 mm and feed of 0.254 mm per revolution, shows cutting edge wear of 0.1524 mm in
3 minutes and a crater depth of 25.4 microns,

  <Desc / Clms Page number 90>

 
EXAMPLE 64
2000 g of a -0.044 mm caliber tabular alpha alumina, commercially available as a grade T-61 alumina powder, sranx loaded into a steel mill half-filled with iron balls. 'steel.



  200 g of water are added and the mill is rotated at 35 revolutions / minute for 144 hours, After grinding, the alumina is recovered, treated with a mixture of hydrochloric acid and nitric acid to remove iron, washed with water and dried.



   Alumina powder. ground has a specific surface area of about 9 m2 / g and an average particle size of about 2 microns.



     6 g of this alumina powder, 40 g of the titanium nitride powder of Example 1 and 6 g of the aluminum nitride powder of Example 21 are placed in a ball mill. together with 5837 g of the tungsten elements used in Example 62 and about 200 ml of hydrocarbon type oil. Grinding is carried out for 5 days as described in Example 62 and the recovery of the product is carried out likewise.



   The finely divided powder dispersion obtained is recovered and separated from the tungsten elements. These operations are carried out in a nitrogen atmosphere.



   The tungsten elements lose 48 g when grinding for 5. days.



     70 g of tungsten metal powder of Example 23 and all of the powder dispersion previously recovered from the sant mill placed in a mill with the same amount of tungsten elements and hydrocarbon type oil used above. Grinding is carried out for 2 hours,

  <Desc / Clms Page number 91>

 as described in Example 62 and recovery of the product.



     The same is done. The resulting finely divided powder dispersion of alumina, mixed nitrides and tungsten is recovered from the mill and separated from the tungsten elements. do in an inert atmosphere. The tungsten elements do not lose any weight during the 3 hour grinding operation.



   23 grams of the product are placed in a graphite mold in an inert atmosphere. The temperature is @. raised to 1775 C under vacuum and a pressure of 280 kg / cm2 is imposed after 5 minutes. The temperature and pressure are maintained for 3 minutes, the pressure is then removed, the sample is cooled and then removed from the oven.



   The compact refractory product obtained is substantially dense, very strong and has excellent impact resistance. This refractory compact body can be an excellent cutting tool for steel. It contains 1.5 part of aluminum, 1.2 part of TiN and 0.3 part of AlN per part of tungsten.



   A cutting insert of this composition is used as a single tooth in a milling head to cut hardened steel, grade 4340, Brinnell hardness 330, with a depth of cut of 1.27mm, . a feed rate of 0.1778 mm per tooth and a speed of about 144 meters on the surface per minute. The average cutting edge wear was only 0.508 mm after cutting 244 cm of metal, the experiment being stopped at this point.



    EXAMPLE 65. '
27 g of the alumina powder of Example 62 and
35.7 g of the titanium nitride powder of the same example are placed in a ball mill, together with the same amount of tungsten elements and hydrocarbon type oil, as described in example. 62.

  <Desc / Clms Page number 92>

      



   The grinding is carried out in the same way as described in Example 62 and the recovery of the final product is done in the same way. The elements of tungs @ only lose 25 g during the. 5-day grinding,
62.2 g of the metallic tungene powder of Example 23 and all of the sewing dispersion previously recovered from the mill are placed in a steel mill with the same amount of tungene and metal elements. hydrocarbon type oil used above.

   The grinding is carried out for hours as described in Example 62 and the recovery of the product is carried out likewise. The obtained finely divided powder dispersion of alumina, titanium nitride and tungsten. is recovered from the mill and stripped of the tungsten elements in an inert atmosphere. There is no weight loss from the tungsten elements during engagement.



   23 g of this powder are loaded into a graphite mule and heated to 1680 C. After 5 minutes at this temperature, a pressure of 280 kg / cm2 is applied which is maintained for 1 minute The pressure is then released, the sample is cooled and is then removed from the oven.



     The compact refractory body obtained is substantially dense, solid, very hard and is useful for carrying out a treatment for metals rotating at high speeds, under conditions in which commercial tools do not give satisfaction. This body contains 1.5 parts. of alumina and 1.5 parts of TiN per part of tungsten.



   EXAMPLE 66.



   24 g of the alumina powder of Example 62, 14.1 g of the titanium nitride powder of Example 1, and 2.11 g of the aluminum nitride powder of Example 21 are placed. - cés in a ball mill, together with the same portion '

  <Desc / Clms Page number 93>

 tungsten elements and hydrocarbon-type oil as described in Example 62. Grinding is carried out for 5 days as described in Example 62 and the product is recovered in the same way. . The tungsten elements do not lose. 22 g leaning this grinding.



     The powdered dispersion obtained is charged again in a ball mill together with 37.75 g of metallic t @ngsten powder of Example 23. The grinding for 2 days, the drying and the recovery of the product are identical to those. which were described in Example 65. The tungsten elements show no weight loss during this grinding operation.



   23 g of this product are placed in a carbon mold and heated under vacuum at 1650 C. After 5 minutes a pressure of 280 kg / cm2 is applied which is kept little. in 1 minute..The pressure is then released, the sample is cooled and is then removed from the oven. The refractory compact body obtained is substantially dense, very hard and very strong.

   It contains 1.95 part of alumina, 0.84 part of TiN and 0.21 part of AIN per part of metallic tungsten. This body is useful for rotating metals under high speed conditions with advances where commercial ceramic tools do not give satisfaction.



    EXAMPLE 67.



   60 g of the alumina powder of Example 62,
16.34 g of the titanium nitride of Example 1 and 2.44 g of the aluminum nitride of Example 21 are placed in a ball mill with 200 ml of hydrocarbon oil and
5981 g of metallic tungsten sticks or rods,

  <Desc / Clms Page number 94>

      
The grinding is carried out as described in the example
62 and the product is recovered in the same way. The tungsten elements lose 33 g during the 5 day grinding iteration.



   The powder dispersion recovered from the grinding and 87 g of the metal lungsten powder of Example 23 are placed in a ball mill with the same amount of tungsten elements and hydrocarbon oil as in. the previous grinding operation, The grinding is carried out for 2 hours as described in Example 62, as well as the recovery of the product. The resulting finely divided powder dispersion of alumina, mixed nitrides and tungsten in an inert atmosphere. There is no loss of weight of the tungsten elements during grinding.



   23 g of this powder are loaded into a graphite mold and heated to 1730 C. After 5 minutes at this temperature, a pressure of 280 kg / cm2 is applied which is maintained for 1 minute. The pressure is then released, The sample is cooled and then removed from the oven.



   The obtained refractory compact body is substantially dense * $ has a transverse tensile strength of 8890 kg / cm2 and an impact strength of 5.2 kg-m / cm2.



   It contains 2.4 parts of umine, 0.48 part of TiN and
0.12 part of AlN per part of tungsten. It shows a. remarkable utility% Or $ forms the one tool for cutting metals.

  <Desc / Clms Page number 95>

 
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  'j,,' 7 '.;! (".... ff, I;' EXAMPLE 68." '- -' '. 1). "" (. "$ Il <", /" 114 g d! titanium nitride, 17.1 g of nitride f <) ,,, µj + 0/9, 19 dta.um3, n.um oudr ma1 bdns 3, nemant. ':; ';, I a of aluminum and 5C of molybdenum powder finemon% # 1-] 4' () "'referred to are loaded into a steel ball mill and,: 1",. / ". It" ', 1.} ..,'; f ground for 5 days with 3.96 kg of elementa of molys- <, 1 (é "" \;. 'J .. f. T 1.. Dene. This suspension is elaborated and prepared pure s' = 1 ,.' '. Pressing; (1'. The is pressed retort to l 'example 4S have this' \ -.' f;:; "'' '?; Íi; ::,' '!' \: ;; f'l, i" I; .... is only 1s powder is held at 1835 "C for 5 minutes before pressure is applied.

   This d ", y:., 'Y'" '"t ;.'. <'reaction persion "" e obtained has a tensile strength,:, 1).' 7;:. ' / transverse of 11.907 k / om, a Rockwell A hardness of :: /:;.,;.: '' ':: z8 and a density of 6.05 g / cm3. Theoretical density '' /. '. planned for this composition is 6.0 g / cm3 The dispexr,. , y ',,, s consists of about ,, t partios volume. The ion consists of about 34 parts by volume of ni "l." . ' titanium tride and about 0.8 part by volume of nitt->;: 5 re aluminum per part by volume of molybdenum. '> :. a;., tJ, j?' ';;., This substance is an excellent tool when ': "vt;',. which can be used to machine 4340 steel. At a speed of. 1: ..; ' , 4 .y.

   N, surface of 304 meters / minute, with an advance of 0.254 ama ... v Fe. yt ', and a cutting depth of i, 27 mm, this tool cuts pen-. .. "for 3 minutes without failure and shows edge wear ./gl¯,j ,, cutting 101.6 microns only and depth <1. OI "QI'If ':': 't'; 1" e of 25.4 miorona ..ulemeSu.r of 3.'f, Q: Ltr 4340 to uno. bzz surface speed da $ 6 mittra, / m1nute, with an avanoe 4 # y, ', "5 .. 0, 76 mm and a throat depth of 3.17S mm, this bu% # 1'" 1 '/ , 1,]): cuts without failure for 1 minute, showing an "É J 1µ,. Tr., ', 1 (1. Cutting edge wear of 25, µ microns only and a p" o ","' '.;, 1, founder crater who doesn * t pao moaUrabÀa, flela oon # ti% ùe' o) Ç? crater which is not measurable This constitutes 1 \ 1 ..;. "lament a good cutting tool for milling on cast iron,.

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 cutting edge being only 50.8 microns, when experienced
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  <Desc / Clms Page number 96>

 at a speed of 106 meters in area @ ar minute, with a cutting depth of 2.54 mm and a feed rate of
0.762 mm per tooth.



    CLAIMS, 1.- Refractory composition comprising a metal selected from molybdenum, tungsten, chromium, rhenium and their alloys, with which is interdispersed or mutually dispersed a nitride selected from titanium nitride, nitride 'of zirconium, (tantalum nitride, hafnium nitride, aluminum nitride, vanadium nitride, niobium nitride, and mixtures thereof.



     2.- refractory composition according to claim 1, in which are dispersed: homogeneously 1 to
99 parts by volume per part by volume denoted distinct particles of the nitride.



     3, - Refractory composition according to claim-% ion 1 or 2, in which are homogeneously dispersed
1.5 to 19 parts by volume per part by volume of metal of distinct particles of the nitride.



   4. A refractory composition according to one or other of claims 1 to 3, characterized in that the metal and the nitride have an average particle size of less than 50 microns.



   5.- refractory composition according to one or the other of claims 1 to 4, characterized in that the metal and the nitride have an average particle size less than
10 microns.

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Claims (1)

6.- Composition réfractaire suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5@ comprenant un métal choisi parmi le molybdène, le, tungstène, de chrome,' le rhénium, leurs alliages l'un avec l'autre, et leur alliages avec des quantités mineu... <Desc/Clms Page number 97> EMI97.1 res d'un métal ch'iisi parmi le ter# le titane et le ,csn.ur., dans aque'sat dpers de' 1 partie à 99 parties en volume' par partie en volmiy de métal d'un nitrure particuiaira ch plligt parmi le nitrure de titane, le nitrure de zirconium, leni@rure EMI97.2 de tantale, le nitrutke d'hafnium, lqnit rure d'aluminium,'la nitrure de vanadiuat, le nitrure de niobium et leur m4le.ige; 6.- A refractory composition according to one or the other of claims 1 to 5 @ comprising a metal selected from molybdenum, tungsten, chromium, 'rhenium, their alloys with each other, and their alloys with minor amounts ... <Desc / Clms Page number 97> EMI97.1 res of a metal chosen from among ter # titanium and, csn.ur., in aque'sat from '1 part to 99 parts by volume' per part by volume of metal of a particular nitride ch plligt among titanium nitride, zirconium nitride, leni @ ride EMI97.2 tantalum, hafnium nitride, aluminum nitrate, vanadiolate nitride, niobium nitride and their m4le.ige; l 7.- Composition r4fractaire suivante'une ou 'tau- tre des revendications 1 à 6, caractérisée en ce quJiepi%rure est remplacé par des quantités jusqu'à 95 % en volume d'un com- EMI97.3 posé particulaire choisi parmi le nitrure de bary.à.umy le ni- trure de thorium, le nitrure de cérium, le nitrure de bore, ' la nitrure d'uranium, le monoborure de titane, le monoborure de zirconium, le carbure de titane, le carbure de zirconium, EMI97.4 le carbure de tantale, le carbure de niobiuni, la magnèsiop l'oxyde de zirconium, l'alumine, l'oxyde de thorium et leur4 mélanges l'un avec l'autre. 7.- The refractory composition according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the compound is replaced by amounts up to 95% by volume of a compound. EMI97.3 particulate matter selected from bary.à.umy nitride, thorium nitride, cerium nitride, boron nitride, uranium nitride, titanium monoboride, zirconium monoboride, titanium carbide , zirconium carbide, EMI97.4 tantalum carbide, niobiuni carbide, magnesium, zirconium oxide, alumina, thorium oxide and their mixtures with each other. 8.- Composition réfractaire suivant l'une ou l'au- tre des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la dis- persion a une densité de plus de 95 % de sa densité théorique, . 8.- refractory composition according to one or other of claims 1 to 7, characterized in that the dispersion has a density of more than 95% of its theoretical density,. 9.- Composition réfractaire suivant l'une ou l'au-, tre des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la dis- persion à une densité de plus de 98 % de.sa densité théorique, EMI97.5 10.- Composition réfractaire suivantjl'une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le métal se présente sous la forme d'une'matrice continue.' 11.- Composition réfractaire suivant l'une ou l'au- EMI97.6 tre des revendications 1 à 10e caractérisée en ce queie mé,-; tal est le molybdène* <Desc/Clms Page number 98> EMI98.1 12,'* Composition réfractairt suivant l'une ou. l'au- tre des revendications 1 à zij, aax;ctdt$s sn ce que le ma- tal est 'le tungstène. 9.- refractory composition according to one or the other of claims 1 to 8, characterized in that the dispersion at a density of more than 98% de.sa theoretical density, EMI97.5 10.- refractory composition according to either of claims 1 to 9, characterized in that the metal is in the form of a continuous matrix. 11.- Refractory composition according to one or the other EMI97.6 tre of claims 1 to 10, characterized in that the me, -; tal is molybdenum * <Desc / Clms Page number 98> EMI98.1 12, '* Refractory composition according to one or. The other of claims 1 to zij, aax; ctdt $ s if the material is tungsten. 13." Composition sousjforme de ,,oudre comprenant un métal choisi parmi le molybdène, le tungs@ène, le chrome, le EMI98.2 rhénium et leurs alliages avec lequel est ,rerdispersé un nitrure choisi parmi lo nitrure de titane, e nitrure de tir- conima, la nitrure de tantale, le nitrure d! a'n3.uzvrr, ,enaru re cfa,m,n,um, le'nitrure de vanadium, le nitrure de niobium leurs mélanges. EMI98.3 ... 14.- Composition en poudre suivant la revendica:. tion 13, caractérisée en ce que 1 à 99 parties en volume de partioules distinctes du nitrure par partie en volume de mé- tal y sont dispersées de façon homogène. EMI98.4 13. "A composition in the form of ,, ordre comprising a metal selected from molybdenum, tungs @ ene, chromium, EMI98.2 rhenium and their alloys with which is, re-dispersed a nitride selected from lo titanium nitride, tirconima nitride, tantalum nitride, nitride! a'n3.uzvrr,, enaru re cfa, m, n, um, vanadium nitride, niobium nitride their mixtures. EMI98.3 ... 14.- Powder composition according to the claim :. No. 13, characterized in that 1 to 99 parts by volume of distinct particles of nitride per part by volume of metal are homogeneously dispersed therein. EMI98.4 .5. Composition en poudre suivant 148evendication , 13 ou 14, caractérisée en ce que 1,5 à 19 partias en volume désarticules distinctes du nitrure par partie en volume de métal y sont.dispersées de façon homogène. .5. Powder composition according to Claim, 13 or 14, characterized in that 1.5 to 19 parts by volume distinct disarticles of nitride per part by volume of metal are homogeneously dispersed therein. 16.- Composition en poudre suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que le métal et ; le nitrure ont un calibre particulaire moyen inférieur à 50 microns. 16.- A powder composition according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the metal and; nitride have an average particle size less than 50 microns. 17.- Compositio@ en poudre suivant l'une ou l'autre EMI98.5 des revendications 13 à 16, taractérisée en ce que .e,,dta. et leiitrure ont un calibre paz.cu.a,r moyen inférieur à 10 microns. 17.- Compositio @ powder according to one or the other EMI98.5 of claims 13 to 16, characterized in that .e ,, dta. and the nitride have an average paz.cu.a, r size less than 10 microns. 18.- Composition en coudre suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 17, comp@enant un métal choisi parmi le molybdène, le tungstène, le chrome, le rhénium, leurs allia- ges l'un avec l'autre et leurs alliages avec des quantités mi- neurea d'un métal choisi parmi le fer, le titane, et le zirco- nium, dans lequel sont dispersées de \ partie à 99 parties en volume par partie en volume de métal d'un nitrure particulaire <Desc/Clms Page number 99> choisi parmi le nitrure de titane, le nitrure de zirconium, le nitrure de @antale, le nitrure d'hafnium, le nitrure d'aluminium, le nitrure de vanadium, 18.- Sewing composition according to any one of claims 13 to 17, comprising a metal selected from molybdenum, tungsten, chromium, rhenium, their alloys with each other and their alloys with minor amountsa of a metal selected from iron, titanium, and zirconium, in which are dispersed from part to 99 parts by volume per part by volume of metal of a particulate nitride <Desc / Clms Page number 99> chosen from titanium nitride, zirconium nitride, cantaloupe nitride, hafnium nitride, aluminum nitride, vanadium nitride, le nitrure de niobium et leurs mélanges..- 19.-* Composition en poudre suivant l'une ou l'autre < , des revendications 13 à 18, caractérisée en ce que le nitrure est remplacé par des quantités aillant jusqu'à 95 % en wlume d'un compose particulaire choisi panni le nitrure de béryllium, le nitrure de thorium, le nitrure de cérium, le nitrure de bore, le nitrure d'uranium, le monoborure de titane, le monobo- rure de zirconium, le carbure de titane, le carbure de zirco- nium, niobium nitride and mixtures thereof ..- 19 .- * Powder composition according to one or the other <, of claims 13 to 18, characterized in that the nitride is replaced by amounts up to 95% in wlume of a particulate compound selected among beryllium nitride, thorium nitride, cerium nitride, boron nitride, uranium nitride, titanium monoboride, zirconium monoboride, carbide of titanium, zirconia carbide, le carbure-de tantale,le carbure de niobium, la magné.,, sie, l'oxyde de zirconium, l'alumine,l'oxyde de thorium et leurs mélanges l'un avec l'autre. tantalum carbide, niobium carbide, magnesium, zirconium oxide, alumina, thorium oxide, and mixtures thereof with each other. 20,,-'Composition en poudre suivant l'une ou l'au-' tre des revendications 13 à 19, caractérisée en ce que le mé- tal est le molybdène, 21,- Composition en poudre suivant l'une ou l'au- tre des revendications 13 à 19, caractérisée en ce que le mé- tal est le tungstène. 20 ,, - 'Powdered composition according to one or the other of claims 13 to 19, characterized in that the metal is molybdenum, 21. Powder composition according to one or the other of claims 13 to 19, characterized in that the metal is tungsten. 22.- Procédé de formage d'une composition réfrac- taire, caractérisé en ce qu'une composition comprenant un mé- tal choisi parmi le molybdène, le tungstène, le chrome, le rhénium et leurs alliages avec lequel est interdispersé un nitrure choisi parmi le nitrure de titane, le nitrure de zir- conium, le nitrure de tantale, le nitrure d'hafnium, le nitru- re d'aluminium, le nitrure de vanadium, le nitrure de niobium et leurs mélanges est rendue compacte et chauffée. 22.- A method of forming a refractory composition, characterized in that a composition comprising a metal chosen from molybdenum, tungsten, chromium, rhenium and their alloys with which is interdispersed a nitride chosen from among titanium nitride, zirconia nitride, tantalum nitride, hafnium nitride, aluminum nitride, vanadium nitride, niobium nitride and mixtures thereof is compacted and heated. 23.- Procédé suivant la revendication 22, caracté- risé en ce que la pression est de 35 à 420 kg/cm2. <Desc/Clms Page number 100> 23. A method according to claim 22, characterized in that the pressure is 35 to 420 kg / cm2. <Desc / Clms Page number 100> 24.- Procédé suivant la revendication 22 ou 23, caractérisa en ce que latempérature est de 1600 C à 2200 C. EMI100.1 24.- Method according to claim 22 or 23, characterized in that the temperature is from 1600 C to 2200 C. EMI100.1 25- Procédé au.ant.tune ou l'autre des revendica- tions 22.4 24s caractérisé -n ce que le'chauffage est effectué pendant une période de 5 se@ ndes à 30 minutes.. 25- A method to any of claims 22.4 24s characterized -n that the heating is carried out for a period of 5 seconds to 30 minutes. 26.- Procédé suiva@ l'une ou l'autre des revendi- cations 22 à 25, caractérisé en ce que le chauffage et le pressage sont réalisés sous via; ou dans une atmosphère iner- te. EMI100.2 26.- A method according to either of claims 22 to 25, characterized in that the heating and pressing are carried out under via; or in an inert atmosphere. EMI100.2 2?.- Procédé suivant ltur. au l'autre des reven- dications 22 à 26, caractérisé en ce @ue la composition est sous forme de poudre. 2? .- Process according to ltur. to the other of claims 22 to 26, characterized in that the composition is in powder form. 28.- Procédé suivant l'une ou 1autre des revendi- EMI100.3 cations.:22 à 27, caractérisé en ce que les ;onstituantantl un calibre part.uaire moyen inférieur à 50 microns. 28.- Process according to one or the other of the claims EMI100.3 cations.:22 to 27, characterized in that the; onstituantl an average part.uaire caliber less than 50 microns. 29.- 'x,ddd suivant l'une ou l'autre des revendu- cations 22 à 28 , caractérisa en ce que les constituants ont un calibre moyen inférieur à 10 mitrons. 29.- 'x, ddd according to one or the other of the resales 22 to 28, characterized in that the constituents have an average size of less than 10 beakers. 30.-. Procéd suivant l'une ou l'autre des revendi- EMI100.4 cations 22 à 29, carac.srisé en ce qu'une quantité mineure de fer, de titane' ou de @rconium est présente. 30.-. Procedure according to one or the other of the claims EMI100.4 cations 22 to 29, characterized in that a minor amount of iron, titanium or rconium is present. 31,-'Procédé su@ant l'une ou l'autre des revendi- cations 22 à 30, caractérisa en ce que le nitrure est rempla- EMI100.5 o6 par des quantités allant qu'à 95 % en y,uzr.a d'un com- . posé partioulaire choisi parmi \<9 nitrure de béryllium, le ni- trure de thorium, le nitrure de érium, le nitrure de bore, le nitrure d'uranium, le monoboru@ de titane, le monobobure , de zirconium, le carbure de titane,e carbure de zirconium, EMI100.6 le carbure de tantale, le carbure de .' obium, la agnsie, l'oxyde de zirconium, l'alumine, Itoxyu, de thorimn et leurs mélanges l'un avec l'autre. <Desc/Clms Page number 101> 31, - 'A method su @ ant either of claims 22 to 30, characterized in that the nitride is replaced. EMI100.5 o6 by amounts of up to 95% in y, uzr.a of a com-. selected from among \ <9 beryllium nitride, thorium nitride, erium nitride, boron nitride, uranium nitride, titanium monoboru @, monobide, zirconium, titanium carbide , e zirconium carbide, EMI100.6 tantalum carbide, carbide. ' obium, agnsia, zirconium oxide, alumina, Itoxyu, thorimn and their mixtures with each other. <Desc / Clms Page number 101> 32,- P@océdé suivantl'une ou l'autre des revendi- cations 22 à 31 caractérisé en ce que le nitrure est prépayé en réduisant u@ hydrure de titane, de zirconium, de tantale, *de vanadium, de niobium ou d'hafnium jusqu'à un calibre parti- culaire inférieur à 1 micron en mettant en contact la poudre avec une atmosphère azotée réductrice pendant une période-, d'environ 1 à @ heures à une température de 800 à 1000 C envi.. ron en maintenant cette atmosphère tout en augmentant la tem- pérature de 1000 à 1100 C environ et en maintenant cette tem- pérature pendant, une période de 1 à 16 heures environ, 32, - P @ océdé according to one or the other of claims 22 to 31 characterized in that the nitride is prepaid by reducing u @ hydride of titanium, zirconium, tantalum, * vanadium, niobium or hafnium to a particle size of less than 1 micron by contacting the powder with a reducing nitrogen atmosphere for a period of about 1 to @ hours at a temperature of about 800 to 1000 C. maintaining this atmosphere while increasing the temperature from approximately 1000 to 1100 C and maintaining this temperature for a period of approximately 1 to 16 hours, tandis qu'on maintient encore cette atmosphère, en augmentant la température de 1200 à 1300 C et en maintenant cette températu- re jusqu'à ce que l'absorption d'azote cesse et en récupé- rant les nitrures réfractaires colloldaux. while still maintaining this atmosphere, increasing the temperature from 1200 to 1300 C and maintaining this temperature until nitrogen absorption ceases and recovering the refractory colloidal nitrides. 33. - Composition réfractaire suivant l'une oul'au- tre des revendications 1 à 21, nous forme d'un bord cou@ ou taillant d'un outil de coupe, 33. - A refractory composition according to one oul'autre of claims 1 to 21, we form a neck @ or cutting edge of a cutting tool,
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0128360A1 (en) * 1983-05-10 1984-12-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fine composite powder material and method and apparatus for making the same

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