PL194798B1

PL194798B1 - Sposób wytwarzania stopów ciężkich na bazie wolframu

Info

Publication number: PL194798B1
Application number: PL347285A
Authority: PL
Inventors: Zenon Horubała; Zbigniew Ludyński; Waldemar Nowak; Zbigniew Nita
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2007-07-31
Also published as: PL347285A1

Abstract

. Sposób wytwarzania stopów ciężkich na bazie wolframu przez mieszanie proszków wolframu, niklu, żelaza i ewentualnie kobaltu, prasowanie a następnie dwustopniowe spiekanie w atmosferze wodoru, znamienny tym, że drugi etap spiekania prowadzi się w temperaturze 1720 - 1920°C. 2. Sposób wytwarzania stopów ciężkich na bazie wolframu przez mieszanie proszków wolframu, niklu, żelaza i ewentualnie kobaltu, prasowanie a następnie dwustopniowe spiekanie w atmosferze wodoru, znamienny tym, że drugi etap spiekania prowadzi się w czasie 180 - 300 minut.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stopów ciężkich na bazie wolframu o ograniczonej wytrzymałości, przeznaczonych szczególnie do celów wojskowych.

Stopy ciężkie zawierają w swym składzie oprócz wolframu nikiel, żelazo, ewentualnie kobalt, chrom i wytwarzane są metodą metalurgii proszków. Charakteryzują się one dużą gęstością właściwą 17,0 * 18,5 g/cm³, wysoką wytrzymałością i twardością oraz zadowalającymi własnościami plastycznymi. Stopy ciężkie znajdują zastosowanie jako elementy wyważeniowe i stopy odporne na korozję. Ostatnio coraz częściej stosowane są jako penetratory energii kinetycznej.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 171 823 sposób wytwarzania spieków ciężkich na bazie wolframu, zawierających nikiel i żelazo, metodą metalurgii proszków. Zgodnie z powyższym wynalazkiem najpierw miesza się proszki niklu i żelaza w stosunku ilościowym 2 : 1 do 7 : 3, do mieszaniny dodaje się sukcesywnie proszek wolframu, a następnie mieszaninę proszków redukuje się wodorem w temperaturze 400 - 600°C, a po sprasowaniu spieka dwustopniowo w temperaturze 900 1000°C w atmosferze suchego wodoru i w temperaturze 1400 - 1500°C w atmosferze wilgotnego wodoru. W praktyce stosuje się temperaturę o 60 - 80°C przewyższającą temperaturę powstawania fazy ciekłej, która wynosi 1420°C. W procesie otrzymuje się wyroby, w których ziarna wolframowe mają wielkość 20 - 30 pm, co gwarantuje wysokie właściwości wytrzymałościowe wyrobów. Podczas procesu spiekania czas przetrzymywania materiału w najwyższej temperaturze wynosi 15 - 30 minut i jest wystarczający dla penetracji powstałej fazy ciekłej pomiędzy ziarnami wolframowymi a jednocześnie ogranicza wzrost ziarn wolframowych. Otrzymane znanym sposobem kształtki ze stopów ciężkich, najczęściej w postaci prętów, odznaczają się wytrzymałością na rozciąganie 800 - 900 MPa, a po dodatkowej przeróbce plastycznej 1100 - 1400 MPa. Materiał o tak dużej wytrzymałości i gęstości jest idealnym materiałem na rdzenie pocisków podkalibrowych, które powinny odznaczać się największą penetracją płyty pancernej.

W niektórych zastosowaniach tak wysoka wytrzymałość jest niewskazana. Okazało się bowiem, że pręty z materiału o obniżonej wytrzymałości są bardziej przydatne, gdyż rdzenie pocisków z nich wykonane, po przejściu przez płytę o grubości kilku milimetrów, rozbijają się na wiele drobnych części, przez co znacznie wzrasta powierzchnia perforacji kolejnych płyt lub przeszkód.

Sposób wytwarzania stopów ciężkich według wynalazku, charakteryzujących się obniżoną wytrzymałością, polega na podwyższeniu temperatury w drugim etapie spiekania. Przygotowaną mieszankę czystych proszków wolframu, niklu, żelaza i ewentualnie kobaltu prasuje się w formie prętów w znany sposób, a następnie spieka dwustopniowo w atmosferze wodoru, przy czym pierwszy etap spiekania prowadzi się w temperaturze 900 - 1000°C a drugi etap - w temperaturze 1720 - 1920°C. W drugim etapie spiekania stosowana temperatura jest o 300 - 500°C wyższa od temperatury powstawania fazy ciekłej. Dzięki łatwiejszemu rozpuszczaniu drobnych ziarn wolframowych w fazie ciekłej i następnie osadzaniu wolframu na dużych ziarnach wolframowych następuje znaczny wzrost tych ziam do wielkości 100 - 300 mm. Powierzchnia styku ziam wolframowych powiększa się a same ziarna nie są całkowicie pokryte warstewką fazy wiążącej, co powoduje znaczne osłabienie materiału a więc również wytrzymałości na rozciąganie.

W odmianie sposobu według wynalazku przygotowaną mieszankę czystych proszków wolframu, niklu, żelaza i ewentualnie kobaltu prasuje się w formie prętów w znany sposób, a następnie spieka dwustopniowo w atmosferze wodoru, przy czym pierwszy etap spiekania prowadzi się w temperaturze 900 - 1000°C a drugi etap - w temperaturze 1400 - 1500°C w czasie 180 - 300 minut. Dzięki przedłużeniu czasu spiekania i łatwiejszemu rozpuszczaniu drobnych ziarn wolframowych w fazie ciekłej i następnie osadzaniu wolframu na dużych ziarnach wolframowych następuje znaczny wzrost tych ziarn do wielkości 100 - 300 mm. Powierzchnia styku ziarn wolframowych powiększa się a same ziarna nie są całkowicie pokryte warstewką fazy wiążącej, co powoduje znaczne osłabienie materiału a więc również wytrzymałości na rozciąganie.

P r z y k ł a d l. Przygotowaną mieszankę czystych proszków, zawierającą 96,7% wagowych wolframu, 2,3% wagowych niklu i 1,0% wagowych żelaza prasowano izostatycznie w formie prętów o średnicy 30 mm i długości 400 mm. Następnie pręty spiekano dwustopniowo w atmosferze wodoru. W pierwszym etapie spiekanie prowadzono w temperaturze 1000°C a następnie, w drugim etapie, w temperaturze 1750°C. Wyroby tak wykonane miały ziarna wolframowe o wielkości 120 - 150 mm i charakteryzowały się wytrzymałością na rozciąganie 480 - 520 MPa.

PL 194 798 B1

P r z y k ł a d II. Przygotowaną mieszankę czystych proszków, zawierającą 95,8% wagowych wolframu, 2,8% wagowych żelaza, 2,8% wagowych niklu i 1,2% wagowych kobaltu prasowano izostatycznie w formie prętów o średnicy 20 mm i długości 400 mm. Następnie pręty spiekano dwustopniowo w temperaturze 1000°C a następnie w temperaturze 1500°C w czasie 250 minut. Wyroby tak wykonane miały ziarna wolframowe o wielkości 150 - 200 mm i charakteryzowały się wytrzymałością na rozciąganie 500 - 550 MPa.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania stopów ciężkich na bazie wolframu przez mieszanie proszków wolframu, niklu, żelaza i ewentualnie kobaltu, prasowanie a następnie dwustopniowe spiekanie w atmosferze wodoru, znamienny tym, że drugi etap spiekania prowadzi się w temperaturze 1720 - 1920°C.
2. Sposób wytwarzania stopów ciężkich na bazie wolframu przez mieszanie proszków wolframu, niklu, żelaza i ewentualnie kobaltu, prasowanie a następnie dwustopniowe spiekanie w atmosferze wodoru, znamienny tym, że drugi etap spiekania prowadzi się w czasie 180 - 300 minut.