FR2469970A1

FR2469970A1 - Alliage metallique en poudre, fritte, de densite elevee et son procede de production

Info

Publication number: FR2469970A1
Application number: FR8024864A
Authority: FR
Inventors: Phillip J Andersen
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-11-24
Publication date: 1981-05-29
Also published as: GB2065710B; AU6444580A; FR2469970B1; BR8007687A; AU539115B2; DE3043321C2; GB2065710A; JPS56123301A; DE3043321A1; CA1177287A; MX154581A; JPH0250172B2

Abstract

SELON L'INVENTION, UN ARTICLE METALLIQUE EN POUDRE, FRITTE, AYANT UNE DENSITE PROCHE DE LA DENSITE THEORIQUE, EST PRODUIT PAR UN PROCEDE QUI MINIMISE LA QUANTITE DE FINES PARTICULES NECESSAIRE POUR OBTENIR UNE DENSIFICATION SATISFAISANTE AU FRITTAGE. CET ARTICLE UNIQUE EST PRODUIT PAR UN NOUVEAU PROCEDE QUI CONSISTE A: A.FOURNIR DES PARTICULES DE METAL DE BASE AYANT UNE DIMENSION PARTICULAIRE MOYENNE SUPERIEURE A 40MICRONS; B.FOURNIR DES PARTICULES FORMANT UN ALLIAGE AYANT UNE DIMENSION PARTICULAIRE MOYENNE D'AU PLUS 20MICRONS, LES PARTICULES FORMANT UN ALLIAGE ETANT ALLIABLES AVEC LES PARTICULES DE METAL DE BASE; C.MELANGER LES PARTICULES FORMANT UN ALLIAGE AVEC LES PARTICULES DE METAL DE BASE DE FACON A FORMER UN MELANGE DE PARTICULES CAPABLE D'ETRE FRITTE A UNE DENSITE PROCHE DE LA DENSITE THEORIQUE, CE MELANGE CONTENANT UNE QUANTITE MINEURE DE PARTICULES FORMANT UN ALLIAGE; D.COMPACTER LE MELANGE DE PARTICULES FORMANT UN ALLIAGE ET DE PARTICULES DE METAL DE BASE EN UN ARTICLE AYANT LA CONFIGURATION DESIREE ET UNE DENSITE A L'ETAT VERT SUFFISANTE POUR RENDRE L'ARTICLE AINSI PRODUIT CAPABLE D'ETRE FRITTE A UNE DENSITE PROCHE DE LA DENSITE THEORIQUE; ET E.FRITTER L'ARTICLE A UNE TEMPERATURE INFERIEURE A CELLE A LAQUELLE UNE PHASE LIQUIDE SE FORME DANS L'ARTICLE, AFIN D'OBTENIR UN ARTICLE FRITTE QUI A UNE DENSITE PROCHE DE LA DENSITE THEORIQUE.

Description

L'invention concerne la technique de la métallurgie des poudres et plus

précisément un procédé de production

d'un article en alliage métallique en poudre de haute densi-

té et les produits résultant de ce procédé.

Depuis de nombreuses années, les métallurgistes des poudres ont essayé de produire des alliages métalliques en poudre pour structure, qui possèdent une densité à l'état fritté élevée. A cette fin, différentes techniques ont été développées pour réduire la porosité des alliages en poudre à un minimum et par là accroître la densité à l'état fritté

de l'article concerné jusqu'au voisinage de la valeur théo-

rique.

Par exemple, dans la technique antérieure on sait ob-

tenir des produits à base de métaux en poudre de densité éle-

vée en utilisant des techniques de traitement secondaires telles que le travail à chaud ou à froid et/ou la compression isostatique à chaud. Ces opérations secondaires augmentent cependant énormément le prix de revient du produit fini et

sont à éviter, si possible.

De plus, on sait dans la technique obtenir des produits en poudre de densité relativement élevée par frittage à une

température qui introduit une phase liquide. Une grande par-

tie des études récentes dans ce domaine concerne l'introduc-

tion d'une phase liquide provisoire. Cependant, l'emploi d'une phase liquide présente l'inconvénient de soulever de nombreux problèmes de fiabilité, en particulier eu égard à la fragilité. De plus, le réglage de la température exacte de frittage devient très important et est très difficile à

maintenir dans la pratique industrielle.

On sait également dans la technique obtenir des pro-

duits en poudre de densité relativement élevée en les formant entièrement à partir d'une poudre à grain très fin. Cette technique, telle que décrite dans le brevet US 3 744 993, requiert des opérations supplémentaires de mise en oeuvre pour obtenir la poudre fine et garantir que toute la poudre a la granulométrie convenable. Cependant, cette technique n'est pas exempte de problèmes. A cet égard, le problème le plus important associé à la technique d'utilisation d'une poudre fine est probablement celui associé au fait que plus les dimensions particulaires de la poudre sont petites, plus sa tendance à être pyrophorique est élevée. Naturellement, il est souhaitable d'éviter ou de minimiser les problèmes

associés à l'utilisation de matériaux pyrophoriques.

En conséquence, l'invention a d'abord pour but de four-

nir un procédé de production d'un article d'alliage métalli-

que en poudre, fritté, par des techniques de métallurgie des poudres, lequel article présente un degré de densification supérieur à celui trouvé dans un article similaire produit

par des techniques antérieures.

L'invention a encore pour but de fournir un procédé perfectionné de production d'alliages métalliques en poudre de haute densité à partir de poudre, au moyen d'une unique

opération de compression et de frittage.

L'invention a encore pour but de fournir un article

métallique en poudre fritté, amélioré, ayant une densité re-

lativement élevée.

Enfin, l'invention a pour but de fournir une techni-

que de métallurgie des poudres pour produire un métal fritté

de haute densité qui permette de réduire la quantité de fi-

nes particules requise pour produire le même article, afin

de minimiser les problèmes liés au travail des matériaux py-

rophoriques. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront

a la lecture de la description ci-après.

Dans un de ses aspects, l'invention concerne unprocédé de production d'un article à base d'alliage métallique en

poudre, fritté, composé d'un métal de base et d'un métal d'al-

liage, cet article étant caractérisé par une densité proche de la densité théorique, caractérisé en ce qu'il consiste à (a) fournir des particules du métal de base ayant une

2-469970

dimension particulaire moyenne supérieure à 40 microns (b) fournir des particules formant un alliage ayant une dimension particulaire moyenne inférieure ou égale à microns, les particules formant un alliage pouvant être alliées avec les particules du métal de base; (c) mélanger les particules formant un alliage avec

les particules du métal de base de façon à former un mélan-

ge de particules capable d'être fritté à une densité proche de la densité théorique, ce mélange contenant une quantité mineure de particules formant un alliage;

(d) compacter le mélange de particules formant un al-

liage et de particules de métal de base en un article ayant

la configuration désirée et une densité à l'état vert suf-

fisante pour rendre l'article ainsi formé capable d'être fritté à une densité proche de la densité théorique; et (e) fritter l'article à une température inférieure à

celle à laquelle une phase liquide se forme dans l'article.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un article d'alliage métallique en poudre, fritté, ayant une densité

proche de la densité théorique, caractérisé en ce qu'il pos-

sède des propriétés physiques semblables à celles d'un arti-

cle d'alliage métallique forgé ayant la même composition chi-

mique; cet article fritté étant produit par un procédé qui consiste àa: (a) fournir des particules de métal de base ayant une dimension particulaire moyenne supérieure à 40 microns; (b) fournir des particules formant un alliage, ayant une dimension particulaire moyenne inférieure ou égale à 20

microns, les particules formant un alliage pouvant être al-

liées avec les particules de métal de base; (c) mélanger les particules formant un alliage avec les particules de métal de base de façon à former un mélange de particules capable d'être fritté à une densité proche de

la densité théorique, te mélange contenant une quantité mi-

neure de particules formant un alliage;

(d) compacter le mélange de particules formant un al-

liage et de particules de métal de base en un article ayant

la configuration désirée et une densité à l'état vert suffi-

sante pour rendre l'article ainsi formé capable d'être frit--

S5 té à une densité proche de la densité théorique; et (e) fritter l'article à une température inférieure à

celle à laquelle une phase liquide se forme dans l'article.

L'invention concerne un nouvel article d'alliage mé-

tallique en poudre, fritté, et le procédé de production de

cet article.

Dans la pratique, l'article selon l'invention est pro-

duit à partir d'au moins deux types spéciaux de particules métalliques en poudre, spécifiquement des particules formant un alliage et des particules de métal de base, lesquelles particules, de leur c8té,- sont mélangées ensemble, compactées

et frittées de façon à éviter la formation-d'une phase liqui-

de pendant l'opération de frittage. A cet égard, tel qu'uti-

lisé ici le terme "particules formant un alliage" comprend une ou plusieurs particules métalliques élémentaires qui se

combinent pour former un alliage, des particules d'un maté-

riau pré-allié et des mélanges de ces particules. De plus, tel qu'il est utilisé ici, le terme "densité proche de la densité théorique" signifie une densité qui est supérieure à la densité d'un article semblable qui est formé par les

procédés de formage de métal en poudre de la technique anté-

rieure.

La composition chimique des particules formant un al-

liage n'est pas critique, si ce n'est qu'elle doit être com-

patible avec les particules de métal de base. De plus-, on pense que les vitesses de diffusion relatives des particules formant un alliage et des particules de métal de base doivent être d'un ordre de grandeur relativement comparable. A titre

d'exemple, sans vouloir aucunement limiter le cadre de l'in-

vention, les matériaux typiques utilisés pour constituer ces particules formant un alliage à mélanger avec le titane sont

des alliages aluminium-vanadium; des alliages aluminium-

vanadium-étain et des alliages aluminium-étain-molybdène-

zirconium. Pour un mélange avec le fer, les matériaux typi-

ques sont le silicium, le tunsgtène, le molybdène, le chro-

me, le nickel et le vanadium élémentaires. Pour tirer le maximum de profit de l'invention, il

est essentiel que la dimension particulaire moyenne des par-

ticules formant un alliage soit d'au plus 20 microns. Cette condition peut être réalisée par différentes techniques bien connues. Cependant, on a trouvé que ces particules peuvent

être facilement obtenues par attrition des particules for-

mant un alliage dans un appareil du commerce, tel qu'un "at-

triteur" Szegvari 1-S, fabriqué par Union Process Inc., Akron Ohio. Dans la pratique, on a trouvé souhaitable d'utiliser

des particules formant un alliage ayant une dimension parti-

culaire moyenne comprise entre environ 0,5 et 20 microns, les meilleurs résultats étant obtenus lorsque la dimension

particulaire est comprise entre environ 2 et 10 microns.

Les particules de métal de base utilisées dans la pra-

tique de l'invention peuvent être produites par de très nom-

breuses techniques connues, ces techniques n'entrant pas

dans le cadre de l'invention, ne seront pas décrites ici. Ce-

pendant, il est essentiel pour la mise en oeuvre de l'inven-

tion que les particules de métal de base utilisées ici aient une dimension particulaire moyenne en poids supérieure à 40 microns, de bons résultats étant obtenus lorsque la dimension

particulaire moyenne en poids des particules de métal de ba-

se se situe entre environ 40 et 177 microns, et des résultats

exceptionnels étant obtenus lorsque la dimension particulai-

re moyenne en poids est comprise entre environ 44 et 105 mi-

crons.

Les métaux de base typiques sont le titane, le zirco-

nium, le fer et le nickel. Bien qu'on préfère que les parti-

cules de métal de base utilisées soient chimiquement pures, le terme particules de "métal de base", utilisé ici, comprend

des métaux élémentaires et des alliages métalliques dansles-

quels l'élément d'alliage ou les éléments d'alliage sont

présents en quantités mineures ou à l'état de trace. De fa-

çon générale, le métal de base utilisé doit être commercia-

lement pur et contenir plus de 99 % environ en poids du mé-

tal choisi.

Les particules formant un alliage et les particules de métal de base peuvent être mélangées ensemble de toute

façon classique, par exemple par un simple mélange mécani-

que, les particules formant un alliage étant présentes en

une quantité suffisante pour induire une densification sa-

tisfaisante au frittage. Cependant, il est essentiel que le constituant principal du mélange de particules formant un

alliage et de particules de métal de base soit les particu-

les de métal de base. Dans la pratique, si le métal de base est le titane, on préfère qu'il soit présent dans le mélange résultant en une quantité comprise entre environ 70 et 95 % en poids, des résultats exceptionnellement bons étant obtenus lorsque la quantité de métal de base est comprise entre 75 et 92 % en poids. Lorsque le métal de base est le fer, ces

quantités sont comprises entre 70 et 98, et 85 et 98 % res-

pectivement. En mélangeant les particules formant un alliage et

les particules de métal de base, il est essentiel que le rap-

port pondéral des particules soit choisi de telle sorte que la poudre résultante soit capable d'être formée, puis frittée à une densité proche de la densité théorique, sans formation d'une phase liquide. C'est-à-dire que, selon la composition

spécifique des particules formant un alliage, on peut utili-

ser des quantités ou des rapports variables de particules formant un alliage/particules de métal de base. Ce rapport peut être déterminé empiriquement à condition que (a) les

particules formant un alliage aient une dimension particulai-

re moyenne en poids d'au plus 20 microns et (b) l'article for-

mé soit compacte à un degré suffisant pour donner au frittage 7.

un article ayant une densité proche de la densité théorique.

Aucun mode opératoire spécial n'est requis pour for-

mer l'article, si ce n'est que l'article doit être compacté a un degré suffisant pour rendre l'article résultant capable d'être fritté à une densité proche de la densité théorique. Les deux techniques de moulage classique et isotactique ont été appliquées avec succès. Dans la pratique, on a trouvé satisfaisant de former ou de compacter l'article à l'état

vert à une densité d'environ 65 à 90 % de la densité théori-

que, d'excellents résultats étant obtenus lorsque la densité à l'état vert est comprise entre 80 et 90 % de la densité théorique. Une fois que l'article désiré est formé, il peut être fritté d'une façon classique. La température de frittage exacte appliquée, varie un peu selon la composition et la quantité des différents constituants qui composent l'article, à l'unique condition qu'aucune phase liquide ne puisse se

former pendant l'opération de frittage. -

Les propriétés physiques des articles produits selon l'invention en utilisant le titane comme matériau de métal de base sont: résistance à la rupture par traction (Rr): 930 MPa limite élastique (Re) 860 MPa, 15 % d'allongement et 27 X

de striction (Z) (produit de l'exemple II).

Par comparaison, les propriétés minimales spécifiées pour un article forgé, fixées dans la norme ASTM B348, pour une composition chimique similaire, sont les suivantes: Rr = 895 MPa, Re- 826 Mp.a, allongement 10 % et Z %.

L'invention sera décrite ci-dessous en détail à l'ai-

de des exemples suivants qui ne sont nullement limitatifs.

EXEMPLE I

Selon la pratique de la technique antérieure, on ob-

tient un article en alliage à 90 titane-6 aluminium - 4 va-

nadium, fritté, de 94 x 14,7 x 15,2 mm, en appliquant le procédé suivant: On mélange environ 10 % en poids d'une poudre d'un alliage a 60 A1/40 V nominal, de moins de 0,177 mm, avec 90o en poids de Ti de moins de 0,149 mm. On comprime ce mélange à 690 MPa dans un moule rigide à une densité d'environ 88 à ' de la densité théorique et on fritte l'article ainsi

formé sous vide pendant 4 heures à 1 260 - 14 C à une den-

sité finale d'environ 64,5 - 96,5 o de la densité théorique.

Cet article a les propriétés physiques suivantes: R = r

792 MPa, Re = 744 PIPa, allongement 6 e, Z 9 %.

EXEMPLE II

On charge 900 g de 60 A1/40 V dans un attriteur Szeg-

vari S-1 avec environ 18 kg de billes d'acier de 3,17 mm et

environ 1,9 1 de Fréon. On broie cet alliage Al/V dans l'at-

triteur pendant 30 minutes, on le sort de l'attriteur et on

sèche. La dimension particulaire moyenne résultante, détermi-

née par un compteur Coulter, est d'environ 3,0 microns. On ajoute cette poudre à du titane de moins de 0,149 mm et on

traite et on fritte comme dans l'exemple I. La densité à l'é-

tat fritté résultante est de 99,3 - 99,8 % de la densité théorique.

EXEMPLE III

On répète le procédé de l'exemple II, si ce n'est que

la durée d'attrition est de 7 minutes et la dimension parti-

culaire moyenne résultante est d'environ 10 microns. La den-

sité à l'état fritté résultante est de 99,0 e de la densité théorique.

EXEMPLE IV

On répète le procédé de l'exemple II, sice n'est qd' on broie dans l'attriteur 3,6 kg de poudre pour obtenir une

dimension particulaire moyenne d'environ 6,5 microns. La den-

sité à l'état fritté, résultante, est de 99,5 % de la densité théorique.

EXEMPLE V

On répète le procédé de l'exemple II, si ce n'est qu'

on utilise H20 distillée au lieu de Fréon dans l'attriteur.

La densité à l'état fritté, résultante, est de 99,5-99,8 %

de la densité théorique.

EXEMPLE VI

On répète le procédé de l'exemple II, si ce n'est qu' on fritte à une température de 1 204 + 16 C. La densité à l'état fritté, résultante, est de 99,3-99,4 % de la densité théorique.

EXEMPLE VII

On répète le procédé de l'exemple II, si ce n'est que la pression de compactage est d'environ 413 MPa. La densité à l'état vert est de 83 à 84 % de la densité théoriqueo La

densité à l'état fritté est de 99,0-99,1 % de la densité théo-

rique.

EXEMPLE VIII

On répète le procédé de l'exemple II, si ce n'est qu' on utilise des billes de Mullite, la dimension particules moyenne résultante étant alors inférieure à 10 microns. La

densité à l'état fritté est de 99,5 % de la densité théorique.

EXEMPLE IX

On répète le procédé de l'exemple II, si ce n'est qu'

on utilise du titane de 0,250 à 09074 mm. La densité à l'é-

tat fritté, résultante, est de 99,4 % de ia densité théorique.

EXEMPLE X

On répète le procédé de l'exemple I, si ce n'est qu'on compacte la poudre à 413 MPa dans un moule souple sous une

presse isostatique pour former une billette de 76 mm de dia-

mètre avec une densité à l'état vert d'environ 86-88 % de la

densité théorique. Après le frittage, la billette a une den-

sité de 88-92 % de la densité théorique.

EXEMPLE XI

On répète le procédé de l'exemple X, si ce n'est qu'on prépare la poudre de A1/V selon l'exemple II. La densité à

l'état fritté, résultante, de la billette de 76 mm de diamè-

tre est de 99,8 % de la densité théorique.

EXEMPLE XII

On forme un mélange d'alliage 50 A1/50 V de moins de 0,0O44 mm, de Sn de moins de 0,044 mm et de Ti de moins de

0,149 mm pour obtenir une poudre d'alliage de 86 Ti - 6 A1-

6 V - 2 Sn. On traite ce mélange comme dans l'exemple I et la densité à l'état fritté, résultante, est d'environ 96,6 %

de la densité théorique. Les propriétés physiques de cet ar-

ticle sont les suivantes:

Rr = 902 MPa; Re = 778 MPa, allongement 6 % et Z 10 %.

EXEMPLE XIII

On broie par attrition un alliage de 42 A1 - 42 V -

16 Sn tel que décrit dans l'exemple II. Puis on mélange cet-

te poudre broyée avec du Ti de moins de 0,149 mm et on trai-

te comme décrit dans l'exemple I pour produire une composi-

tion d'alliage de 86 Ti - 6 A1 - 6 V - 2 Sno La densité à l'é-

tat fritté, résultante, est d'environ 99,0 % de la densité théorique. Les propriétés physiques de cet article sont les suivantes: Rr = 1047 MPa; Re = 950 MPa; allongement 9 % et

Z 16,7 %.

Les exemples XIV à XXII suivant illustrent l'invention quant à la production d'articles frittés à base de fer, selon

le procédé de l'invention.

EXEMPLE XIV

On mélange de la poudre de silicium élémentaire ayant

une dimension particulaire moyenne en poids d'environ 60 mi-

crons avec du fer atomisé (Ancosteel 1000 B de moins de 0,177 mm) de façon à obtenir un mélange d'environ 3 % en

poids de silicium, le reste étant du fer. On forme ce mélan-

ge en la configuration désirée et on compacte à 690 MPa.

L'article ainsi formé a une densité à l'état vert de 6,6 g/

cm. On fritte pendant 2 heures à 1 191 C (dans l'hydrogène).

La densité à l'état fritté, résultante, est de 6,94 g/cm3,

soit environ 90,7 % de la densité théorique.

l1

EXEMPLE XV

On répète le-procédé de l'exemple XIV, si ce n'est

qu'on broie le silicium par attrition à une dimension parti-

culaire moyenne de 4 microns. La densité de cet article à l'état vert est de 6,69 g/cmo La densité & l'état fritté,

résultante, est de 7,4 g/cm soit -96,7 % de la densité théo-

rique.

EXEMPLE XVI

On répète le procédé de l'exemple XV, si ce n'est

qu'on ajoute suffisamment de silicium pour produire un mé-

lange contenant 5 % de silicium. La densité de cet article

% 3

à l'état vert est de 6,29 g/cm. La densité à l'état fritté, résultante, est de 7,17 g/cm, soit 95,0 % de la densité théorique.

EXEMPLE XVII

On broie par attrition un alliage de ferrosilicium

(environ 50 % de Fe et 50 % de Si) pendant environ 30 minu-

tes dans le Fréon & une dimension particulaire moyenne en poids d' environ 2 microns. On ajoute ce matériau à du fer

(du type décrit dans l'exemple XIV) en une quantité suffi-

sante pour produire un mélange contenant 2 % de silicium, le reste étant du fer. On compacte à une densité à l'état vert de 7,06 g/cm et on fritte pendant 30 minutes à 1 120 C dans l'hydrogène. La densité à l'état fritté, résultante,

est de 7,3 g/cm, soit 94,5 % de la densité théorique.

EXEMPLE XVIII

On mélange du molybdène élémentaire ayant une dimen-

sion particulaire moyenne de 9 microns avec du fer (du type décrit dans l'exemple XIV) pour produire trois mélanges de Fe-Mo contenant respectivement 1, 5 et 10 % de Mo. Après

compaction à une densité de 7,25 g/cm3, 7,32 g/cm3 et 7,38 g/acm3 res-

peticvenent etfrittage pendant 4 heures à 1 260 C dans l'hy-

drogène, les articles en Fe-l % Mo ont une densité de 7,28 g/

*3 -3 3

cm, l'article de Fe - 5 % Mo, une densité de 7,72 g/cm et l'article de Fe - 10 Mo une densit de 778 g/cm3. Ces l'article de Fe - 10 fo Mo une densité de 7,78 g/cm. Ces densités à l'état fritté, représentent respectivement environ

92,3, 96,8 et 96,3 % de la densité théorique.

EXEMPLE XIX

On répète le procédé de l'exemple XVIII, si ce n'est qu'on ajoute du chrome ayant une dimension particulaire moyen-

ne de 5,6 microns à du fer pour produire des articles conte-

nant Fe- 5 % Cr, Fe - 10 % Cr et Fe - 15 % Cr. L'article en Fe-5% Cr a une densité à l'état vert d'environ 7,14 g/cm et une densité à l'état fritté d'environ 7,15 g/cm. L'article en Fe - 10 % Cr a une densité à l'état vert de 6,93 g/cm et une densité à l'état fritté de 7,38 g/cm. L'article en Fe - 15 X Cr a une densité à l'état vert de 6,75 g/cm et une densité à l'état fritté de 7,30 g/cm3. Ces densités à l'état fritté représentent respectivement 91,3, 94,7 et 94,4 % de

la densité théorique.

EXEMPLE XX

On répète le procédé de l'exemple XIX, si ce n'est qu'

on utilise un chrome électrolytique de moins de 0,149 mm.

L'article en Fe - 10 Cr a une densité à l'état vert de 6,98 g/

3 3

cm et une densité à l'état fritté de 7,1 g/cm. L'article en Fe - 15 Cr a une densité à l'état vert de 6,90 g/cm et une densité à l'état fritté de 6,96 g/cm. Ces densités à l'état fritté correspondent respectivement à 91, 1 et 89,7 %

de la densité théorique.

EXEMPLE XXI

On mélange de la poudre de nickel Inco 287 (dimension particulaire moyenne de 5 à 10 microns) avec de la poudre de

fer (du type décrit dans l'exemple XIV) pour produire un mé-

lange contenant 10 % de Ni. Ce mélange est compacté à une densité à l'état vert de 7,21 g/cm, puis fritté à 1 260 C pendant 4 heures sous vide. La densité à l'état fritté est

de 7,49 g/cm, soit 94 % de la densité théorique.

EXEMPLE XXII

On répète le procédé de l'exemple XXI, si ce n'est -

qu'on utilise du nickel de 0,074 à 0,044 mm. La densité à l'é-

tat vert est de 7,21 g/cm. La densité ne change pratiquement pas après frittage. Cette densité à l'état fritté correspond

à 90,5 % de la densité théorique.

Les exemples suivants concernent l'emploi de zirco-

nium et de nickel comme métaux de base.

EXEMPLE XXIII

On broie par attrition un matériau d'alliage de 60 Ai/ V pendant 30 minutes dans du Fréon jusqu'à une dimension

particulaire moyenne de 3 microns. On mélange alors ce pro-

duit avec du zirconium de moins de 0,149 mm afin de produire

un mélange contenant, en poids, 90 % de zirconium, 6 % d'a-

luminium et 4 % de vanadium, qu'on forme ensuite en la confi-

guration désirée et qu'on fritte à 1 215 C pendant 4 heures sous vide (supérieur à 1 micron). La densité à l'état vert est de 4,58 g/cm3 et la densité à l'état fritté de 5,90 g/cm,

soit 98,9 % de la densité théorique.

EXEMPLE XXIV

On broie par attrition un matériau de nickel-aluminium

(environ 67 % de Ni et 33 % de A1) jusqu'à une dimension par-

ticulaire moyenne de 3,0 microns. On ajoute cette poudre à

une poudre de nickel de 0,177 à 0,044 mm pour produire un mé-

lange contenant 95,5 % de Ni et 4,5 % de A1. L'article à l'é-

tat vert formé à partir de ce mélange a une densité de 6,4 g/ cm3. Après avoir été fritté à 1 260 C pendant 4 heures sous

vide, l'article résultant a une densité d'environ 7,1 g/cm.

EXEMPLE XXV

On répète le procédé de l'exemple XXIV, si ce n'est

qu'on ajoute une quantité suffisante d'aluminium pour produi-

re un mélange qui contient 92,5 % de Ni et 7,5 % de A1. La densité à l'état vert est de 5,5 g/cm, la densité à l'état

fritté est de 6,5 g/cm.

Les exemples précédents mettent en évidence les avan-

tages de l'invention. Par exemple, il faut noter qu'un al-

liage métallique en poudre de 90 Ti - 6 A1 - 4 V, produit de façon classique a une densité de 94,5 - 96,5 % de la densité

théorique (exemple I) alors qu'un alliage de 90 Ti - 6 Ai -

4 V identique produit par la technique selon l'invention a une densité de 99,3-99,8 I% de la densité théorique (exemple

II). Cette différence en pourcentage de la densité théori-

que est exceptionnellement significative, car l'article ayant une densité de 99,3 - 99,8 % de la densité théorique a des propriétés chimiques et physiques semblables à celles d'un alliage forgé de même composition, alors que l'article ayant une densité de 94,5 - 96,5 % de la densité théorique a des

propriétés différentes.

Il faut noter que les dimensions particulaires fixées

ici sont déterminées par un compteur Coulter et que la di-

mension particulaire donnée est la dimension particulaire

moyenne en poids déterminée au moyen de cet appareil.

Les articles à base de titane produits selon l'in-

vention sont caractérisés par le fait qu'ils peuvent conte-

nir des quantités relativement importantes d'oxygène (jus-

qu'à environ 0,30 - 0,35 %o en poids) et présentent néanmoins

une excellente ductilité (un allongement d'environ 12 à 13 %).

Ceci est en contradiction avec des articles moulés ou forgés

de composition chimique semblable (ayant une teneur en oxy-

gène d'environ 0,30 à 0,35 %o) qui présentent une ductilité

limitée (allongement de 5 à 6 %). C'est-à-dire que les arti-

cles à base de titane produits selon l'invention tiennent

leur résistance de la présence de quantités relativement im-

portantes d'oxygène, mais sans diminution de leur ductilité.

Ces articles sont à l'évidence supérieurs à ceux produits

par les procédés de la technique antérieure.

Dans la mise en oeuvre de l'invention, on préfère a- juster les paramètres opératoires de façon que la densité à l'état fritté,

résultante, de l'article de métal en poudre

concerné soit supérieure à environ 97 % de la densité théo-

rique lorsque les particules de métal de base sont le titane, et supérieure à environ 93 % de la densité théorique lorsque

ces particules de métal de base sont le fer.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1 - Procédé de production d'un article à base d'allia-

ge métallique en poudre, úritté, composé d'un métal de base

et d'un métal d'alliage, cet article ayant une densité pro-

che de la densité théorique, ce procédé permettant de mini- miser la quantité de fines particules requise pour obtenir une densification satisfaisante, caractérisé en ce qu'il consiste à: (a) fournir des particules de métal de base ayant une dimension particulaire moyenne supérieure à 40 microns; (b) fournir des particules formant un alliage ayant une dimension particulaire moyenne inférieure ou égale

à 20 microns, les particules formant un alliage étant allia-

bles avec les particules de métal de base; (c) mélanger lesparticules formant un alliage avec les particules de métal de base de façon à former un mélange de particules capable d'âtre fritté à une densité proche de

la densité théorique, le mélange contenant une quantité mi-

neure de particules formant un alliage; (d) compacter le mélange de particules formant un

alliage et de particules de métal de base en un article a-

yant la configuration désirée et une densité à l'état vert suffisante pour rendre l'article ainsi formé capable d'être fritté à une densité proche de la densité théorique; et

(e) fritter l'article à une température inférieu-

re à celle de laquelle une phase liquide peut se former dans

ledit article.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de métal de base sont constituées d'un métal choisi parmi le titane, le fer, le zirconium, le nickel

et des alliages de ces métaux.

3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que les particules de métal de base ont une dimension par-

ticulaire moyenne en poids comprise entre environ 40 et 177 microns. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules formant un alliage sont des particules

pré-alliées. -

5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en

ce que les particules pré-alliées sont constituées d'un al-

liage de fer et de silicium.

6 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en

ce que les particules pré-alliées sont constituées d'un al-

liage de vanadium et d'aluminium.

7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules formant un alliage sont constituées

d'un métal choisi parmi le silicium, le molybdène, le tungs-

tène, le chrome, le nickel, le vanadium et des mélanges de

ces métaux.

8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules formant un alliage ont une dimension

particulaire moyenne en poids comprise entre 0,5 et 20 mi-

crons. 9 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange de particules formant un alliage et de particules de métal de base est compacté à une densité à

l'état vert de 70 à 90 % de la densité théorique.

- Article à base d'alliage métallique en poudre, fritté, ayant une densité proche de la densité théorique,

caractérisé en ce qu'il est produit par un procédé qui con-

siste à (a) fournir des particules de métal de base ayant une dimension particulaire moyenne supérieure à 40 microns; (b) fournir des particules formant un alliage ayant une dimension particulaire moyenne inférieure ou égale

a 20 microns, les particules formant un alliage étant allia-

bles avec les particules de métal de base;

(c) mélanger les particules formant un alliage a-

vec les particules de métal de base afin de former un mélan-

ge de particules capable d'être fritté à une densité proche de la densité théorique, ce mélange contenant une quantité mineure de particules formant un alliage; (d) compacter le mélange de particules formant un alliage et de particules de métal de base en un article ayant

la configuration désirée et une densité à l'état vert, suf-

fisante pour rendre l'article ainsi formé capable d'être frit-

té à une densité proche de la densité théorique; et

(e) fritter l'article à une température inférieu-

re à celle à laquelle une phase liquide se forme dans l'ar-

ticle. 11 - Article selon la revendication 10, caractérisé

en ce que les particules formant un alliage sont des parti-

cules pré-alliées.

12 - Article selon la revendication 11, caractérisé en ce que les particules pré-alliées sont un alliage de fer

et de silicium.

13 - Article selon-la revendication 11, caractérisé

en ce que les particules pré-alliées sont un alliage de va-

nadium et d'aluminium.

14 - Article selon la revendication 109 caractérisé en ce que les particules formant un alliage ont une dimension particulaire moyenne en poids comprise entre environ 0,5 et

20 microns.

- Article selon la revendication 12, caractérisé en ce que les particules de métal de base ont une dimension

particulaire moyenne en poids comprise entre 40 et 177 mi-

crons. 16 - Article selon la revendication 10, caractérisé en ce que les particules métalliques formant un alliage sont composées d'un métal choisi parmi le silicium, le molybdène,

le tungstène, le chrome, le nickel, le vanadium et des mélan-

ges de ces métaux.

17 - Article selon la revendication 10, caractérisé en ce que les particules de métal de base sont composées d'un métal choisi parmi le titane, le fer, le zixconium,

le nickel et des alliages de ces métaux.