PL210858B1 - Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno - Google Patents

Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno

Info

Publication number
PL210858B1
PL210858B1 PL378459A PL37845905A PL210858B1 PL 210858 B1 PL210858 B1 PL 210858B1 PL 378459 A PL378459 A PL 378459A PL 37845905 A PL37845905 A PL 37845905A PL 210858 B1 PL210858 B1 PL 210858B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rhenium
weight
metals
tungsten
forging
Prior art date
Application number
PL378459A
Other languages
English (en)
Other versions
PL378459A1 (pl
Inventor
Jan Piętaszewski
Jerzy Michałowski
Edward Włodarczyk
Adam Jackowski
Original Assignee
Wojskowa Akad Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wojskowa Akad Tech filed Critical Wojskowa Akad Tech
Priority to PL378459A priority Critical patent/PL210858B1/pl
Publication of PL378459A1 publication Critical patent/PL378459A1/pl
Publication of PL210858B1 publication Critical patent/PL210858B1/pl

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 210858 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 378459 (51) Int.Cl.
B23P 17/04 (2006.01) B22F 1/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 16.12.2005
Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno
(73) Uprawniony z patentu: WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA, Warszawa, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 25.06.2007 BUP 13/07 (72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: JAN PIĘTASZEWSKI, Warszawa, PL JERZY MICHAŁOWSKI, Warszawa, PL EDWARD WŁODARCZYK, Warszawa, PL ADAM JACKOWSKI, Warszawa, PL
30.03.2012 WUP 03/12 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Janusz Rybiński
PL 210 858 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno. Zgłoszony wynalazek obejmuje dziedzinę wiedzy określaną, jako inżynieria materiałowa, a w tym zakresie technikę wytwórczą, czyli metalurgię proszków.
W znanych i stosowanych procesach wytwarzania metali ciężkich z osnową wolframową obróbka plastyczna na zimno jest wykorzystywana w celu poprawy niektórych właściwości mechanicznych tych materiałów. Jest ona stosowana także w produkcji wielu metali wysokotopliwych jednoskładnikowych takich jak np.: wolfram, molibden, ren lub stopów podwójnych tych metali np. wolfram-molibden, wolfram-ren. W produkcji metali wysokotopliwych i stopów tych metali stosuje się głównie obróbkę plastyczną półfabrykatów realizowaną w wysokiej temperaturze (na gorąco), ale także obróbkę plastyczną w temperaturze otoczenia (na zimno).
W dostępnej literaturze, traktującej o metalach ciężkich z zawartoś cią renu nie natrafiono natomiast na informacje dotyczące ich obróbki plastycznej. Są natomiast dane o obróbce plastycznej na zimno klasycznych metali ciężkich typu W-Ni-Fe, znanych np. z publikacji: R. M. German, Powder Metallurgy Science, Metal Powder Industries Federation, Princeton, New Jersey, 1994. Ponadto od wielu lat wytwarza się zarówno w kraju jak i na świecie metale wysokotopliwe takie jak: wolfram i molibden, lub stopy tych metali, oraz stopy wolframu z renem, gdzie obróbka plastyczna jest integralną częścią procesów wytwórczych: WŁ. Rutkowski, Projektowanie właściwości wyrobów spiekanych z proszków i włókien, PWN, Warszawa, 1977. Poddając zatem obróbce plastycznej na zimno metale ciężkie typu W-Ni-Fe-Re starano się połączyć charakterystyczne i unikatowe właściwości metali W-Ni-Fe, odkształconych plastycznie z również unikatowymi właściwościami stopów wysokotopliwych W-Re.
Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich przez obróbkę plastyczną polega na tym, że półfabrykat z dodatkiem renu poddaje się na zimno jednej z następujących czynności: prasowania; dogniatania; spęczania; kucia swobodnego; kucia na kuźniarkach; kucia na kowarkach, czyli młotowania; walcowania; wyciskania, w tym wyciskania hydrostatycznego; ciągnienia i innych metod oraz trwałego odkształcenia za pomocą wysokiej energii, np. energii wybuchu. Ponadto obróbka plastyczna wykonywana jest z zastosowaniem wielkości zgniotów niewywołujących w odkształcanych metalach umocnienia prowadzącego do zniszczenia metali. W trakcie tego procesu dopuszczalne jest stosowanie wyżarzania międzyoperacyjnego (rekrystalizującego), we wszystkich metodach odkształcania i zastosowanych wartościach zgniotów.
Sposób dotyczy metali o końcowych składach chemicznych w następujących granicach: 80 < 89,9% wagowych wolframu, 10% wagowych niklu i żelaza łącznie, przy proporcji niklu do żelaza w granicach od 1 do 6, ale najkorzystniej 2,33 i 4,0 oraz 0,1 < 10% wagowych renu. Metale o powyższych składach przeznaczone do odkształcenia plastycznego są wytwarzane znaną techniką metalurgii proszków z materiałów wyjściowych takich jak: proszki metaliczne wolframu, niklu, żelaza i renu, proszki związków chemicznych renu np. renian VII amonu (nadrenian amonu) - NH4ReO4.
Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno daje szereg korzyści. Głównie poprawia właściwości mechaniczne, zarówno statyczne, dynamiczne, jak i użytkowe wymienionych materiałów, w porównaniu do uzyskanych analogicznie właściwości obrobionych plastycznie klasycznych metali ciężkich np. typu W-Ni-Fe. Ponadto uzyskiwane właściwości obrobionych plastycznie metali ciężkich typu W-Ni-Fe-Re umożliwiają zastąpienie, w uzasadnionych przypadkach, bardzo kosztownych i skomplikowanych w wytwarzaniu stopów wysokotopliwych typu W-Re. W rezultacie odkształcone plastycznie metale W-Ni-Fe-Re odznaczają się wysokimi specyficznymi właściwościami fizycznymi zarówno w warunkach obciążeń quasistatycznych jak i w warunkach ekstremalnych obciążeń dynamicznych.
Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie, na którym fig. 1 przedstawia typową mikrostrukturę metalu ciężkiego o składzie 87%W-7%Ni-3%Fe-3%Re, jako półfabrykatu przeznaczonego do obróbki plastycznej na zimno, a fig. 2 prezentuje typową mikrostrukturę metalu ciężkiego o składzie 87%W-7%Ni-3%Fe-3%Re po procesie młotowania na zimno ze zgniotem 20%.
Przedstawione poniżej przykłady procesów wytwórczych metali W-Ni-Fe-Re z uwzględnieniem ich obróbki plastycznej na zimno, wyjaśniają dokładniej istotę zgłoszonego wynalazku.
P r z y k ł a d 1
Metal ciężki o składzie o składzie 87%W-7%Ni-3%Fe-3%Re wytworzono z materiałów wyjściowych w postaci proszków metalicznych. Użyto do tego celu:
- 87% wagowych proszku wolframu niepreparowanego o średniej wielkości cząstek 2,5 μm,
PL 210 858 B1
- 7% wagowych karbonylkowego proszku niklu o średniej wielkości cząstek 5,3 μηι,
- 3% wagowych karbonylkowego proszku żelaza o średniej wielkości cząstek 5,8 μηι
- 3% wag. proszku metalicznego renu firmy Aldrich-USA o średniej wielkości cząstek 5,5 μm
Naważkę powyższych proszków o łącznej masie 1000 g poddano procesowi mieszania w młynku planetarnym kulowym typu Pulverisette 4 firmy FRITSCH, w ośrodku ciekłym (alkoholu etylowym) przez czas równy 10 h. Po wymieszaniu pojemniki z mieszanką proszków suszono w suszarce w temperaturze 80°C, do całkowitego odparowania alkoholu. Następnie proszki w pojemnikach poddano powtórnemu, tym razem krótkotrwałemu mieszaniu (0,1 h) aby ujednorodnić uzyskaną mieszankę.
Z otrzymanej mieszanki wypracowano metodę prasowania izostatycznego na zimno, w poliuretanowych formach elastycznych na specjalistycznej prasie firmy National Forge - Belgia kształtki w postaci wałków o średnicy 16 mm i długości 160 mm, stosując ciśnienie prasowania równe 300 MPa.
Spiekanie wstępne w stanie stałym wyprasek przeprowadzono w piecu rurowym, w atmosferze dysocjowanego amoniaku (75%H2 + 25%N2), o wilgotności równej 0,038% obj. pary wodnej w 1 m3 gazu, czyli o temperaturze punktu rosy równej -30°C, w temperaturze 1150°C i w czasie 2,0 h.
Wstępnie spieczone wałki poddano spiekaniu wysokotemperaturowemu z fazą ciekłą w próżni. Zakres próżni podczas całego procesu spiekania wysokotemperaturowego wałków wynosił od 5 x 10-2 hPa do 5 x 10-5 hPa. Wysoka wartość próżni występowała w okresie chłodzenia wsadu razem z piecem, poniżej 1100°C. Temperatura spiekania wynosiła 1495°C, a czas spiekania był równy 1,0 h.
W przedstawionym przykładzie chłodzenie wałków po spiekaniu przeprowadzono w próżni. Na tym etapie możliwe było również szybkie chłodzenie wsadu, poniżej temperatury obecności fazy ciekłej, poprzez wpuszczenie do komory pieca odpowiedniej ilości czystego i suchego argonu lub azotu. Gęstość spiekanych półfabrykatów zawierała się w granicach od 17,12 g/cm3 do 17,17 g/cm3 a porowatość była równa od 0,40 do 0,11%.
Kolejnym etapem procesu wytwarzania była obróbka cieplna wałków zwana przesycaniem. Wszystkie wałki nagrzano w piecu rurowym, w atmosferze czystego i suchego argonu, wygrzano je w piecu w temperaturze 1150°C i w czasie 1,0 h, a następnie wychłodzono w wodzie. Typową mikrostrukturę metalu ciężkiego o składzie 87%W-7%Ni-3%Fe-3%Re, jako półfabrykatu przeznaczonego do obróbki plastycznej na zimno przedstawia fig. 1.
W celu podwyższenia właściwości, poszczególne partie półfabrykatów młotowano ze zgniotami 5; 10; 15 i 20%. Po młotowaniu wszystkie obrobione plastycznie półfabrykaty wyżarzono w temperaturze 500°C i w czasie 1,0 h oraz ochłodzono na powietrzu. Typową mikrostrukturę metalu ciężkiego o składzie 87%W-7%Ni-3%Fe-3%Re po procesie młotowania na zimno ze zgniotem 20% przedstawia fig. 2.
P r z y k ł a d 2
Metal ciężki o składzie 80%W-7%Ni-3%Fe-10%Re wytworzono z materiałów wyjściowych w postaci proszków. Użyto do tego celu:
- 80% wagowych proszku wolframu niepreparowanego o średniej wielkości cząstek 2,5 μm;
- 7% wagowych karbonylkowego proszku niklu o średniej wielkości cząstek 5,3 μηι;
- 3% wagowych karbonylkowego proszku żelaza o średniej wielkości cząstek 5,8 μm;
- 10% wagowych renu metalicznego czyli 14,34% wag. proszku renianu VII amonu -NH4ReO4 (nadrenianu amonu);
Z powyższych proszków wytworzono półfabrykaty (wałki), które analogicznie jak w przykładzie 1 przemłotowano a następnie wyżarzano, przez co również podwyższono ich właściwości.
P r z y k ł a d 3
Metal ciężki o składzie 85%W-7%Ni-3%Fe-5%Re wytworzono z materiałów wyjściowych w postaci proszków. Użyto do tego celu:
- 80% wagowych proszku wolframu niepreparowanego o średniej wielkości cząstek 2,5 μm;
- 5% wagowych wolframu metalicznego czyli 6,30% wagowych proszku tlenku wolframu WO3;
- 7% wagowych karbonylkowego proszku niklu o średniej wielkości cząstek 5,3 μηι;
- 3% wagowych karbonylkowego proszku żelaza o średniej wielkości cząstek 5,8 μm;
- 5% wagowych renu metalicznego czyli 7,17% wagowych proszku renianu VII amonu (nadrenianu amonu) - NH4ReO4.
Z powyższych proszków wytworzono analogicznie jak w przykładzie 1 półfabrykaty metalu ciężkiego 85%W-7%Ni-3%Fe-5%Re w postaci wałków, które przewalcowano ze zgniotem 20%. Następnie wałki poddano wyżarzaniu międzyoperacyjnemu (rekrystalizującemu), poniżej temperatury rekrystalizacji tzn. w temperaturze 1380°C w próżni, w czasie 1,0 h oraz wychłodzono. Po wychłodzeniu do temperatury otoczenia półfabrykaty (wałki) powtórnie przewalcowano ze zgniotem 20%, a następnie
PL 210 858 B1 wyżarzono w takich samych warunkach jak poprzednio. Trzecią operację walcowania wykonano ze zgniotem 10%, a następnie półfabrykaty (wałki) wyżarzono końcowo. W efekcie sumaryczny zgniot walcowania na zimno wałków z metalu ciężkiego 85%W-7%Ni-3%Fe-5%Re wyniósł 50%. W ten sposób, także podwyższono właściwości metali ciężkich poprzez ich obróbkę plastyczną na zimno.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich przez obróbkę plastyczną, znamienny tym, że półfabrykat z dodatkiem renu wykonany metodami metalurgii proszków poddaje się na zimno jednej z następujących czynności: prasowaniu; dogniataniu; spęczaniu; kuciu swobodnym; kuciu na kuźniarkach; kuciu na kowarkach, czyli młotowaniu; walcowaniu; wyciskaniu, w tym wyciskaniu hydrostatycznemu; ciągnieniu i innym metodom, a także trwałemu odkształceniu za pomocą wysokiej energii, np. energii wybuchu.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonywany jest z zastosowaniem wielkości zgniotów niewywołujących w odkształcanych metalach umocnienia prowadzącego do zniszczenia metali.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dopuszczalne jest stosowanie wyżarzania międzyoperacyjnego (rekrystalizującego), we wszystkich wymienionych metodach odkształcania i zastosowanych wartościach zgniotów.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że poddaje się obróbce metale o składach chemicznych: 80 : 89,9% wagowych wolframu; 10% wagowych niklu i żelaza sumarycznie, przy proporcji niklu do żelaza w granicach od 1 do 6, ale najkorzystniej pomiędzy 2,33 i 4,0 oraz od 0,1 do 10% wagowych renu, wytwarzanych znanymi w metalurgii proszków metodami.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykonuje się go na spiekanych lub spiekanych i przesycanych półfabrykatach, do wytworzenia których używa się jako materiałów wyjściowych: proszków metalicznych wolframu, niklu, żelaza i renu; proszków metalicznych stopów wolfram-ren, o zawartości renu w tych stopach do 30% wagowych; proszków tlenku wolframu WO3; proszków związków chemicznych renu takich między innymi jak renian VII amonu (nadrenian amonu) NH4ReO4.
    PL 210 858 B1
PL378459A 2005-12-16 2005-12-16 Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno PL210858B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL378459A PL210858B1 (pl) 2005-12-16 2005-12-16 Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL378459A PL210858B1 (pl) 2005-12-16 2005-12-16 Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL378459A1 PL378459A1 (pl) 2007-06-25
PL210858B1 true PL210858B1 (pl) 2012-03-30

Family

ID=43015079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL378459A PL210858B1 (pl) 2005-12-16 2005-12-16 Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL210858B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL378459A1 (pl) 2007-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
McNeese et al. Processing of TiNi from elemental powders by hot isostatic pressing
Kumar et al. Strength–ductility property maps of powder metallurgy (PM) Ti-6Al-4V alloy: a critical review of processing-structure-property relationships
JP5697604B2 (ja) 金属部品の製造方法
US7785530B2 (en) Method for preparing ultra-fine, submicron grain titanium and titanium-alloy articles and articles prepared thereby
JP6796157B2 (ja) 性能強化された金属材料の製造方法
Mann et al. Hot deformation of an Al–Cu–Mg powder metallurgy alloy
US6413294B1 (en) Process for imparting high strength, ductility, and toughness to tungsten heavy alloy (WHA) materials
US7922841B2 (en) Method for preparing high-temperature nanophase aluminum-alloy sheets and aluminum-alloy sheets prepared thereby
JP2011236503A (ja) チタン−アルミニウム基合金から成る部材の製造方法及び部材
JP2016512287A (ja) ニッケル−チタン合金の熱機械処理
JP2016512287A5 (pl)
US10252314B2 (en) Method of manufacturing pure niobium plate end-group components for superconducting high frequency accelerator cavity
Shukla et al. Effect of powder milling on mechanical properties of hot-pressed and hot-rolled Cu–Cr–Nb alloy
KR20050004822A (ko) 고강도ㆍ고인성 몰리브덴 합금 가공재와 그 제조방법
PL210858B1 (pl) Sposób podwyższania właściwości metali ciężkich z dodatkiem renu przez obróbkę plastyczną na zimno
US3700434A (en) Titanium-nickel alloy manufacturing methods
Yavuzer et al. The effect of milling time on microstructure and wear behaviours of AISI 304 stainless steel produced by powder metallurgy
Ostlind et al. Scalable synthesis of a bulk nanocrystalline material with a multitude of divergent properties through a traditional manufacturing process
Xing et al. Structure stability of AA3003 alloy with ultra-fine grain size
RU2840947C1 (ru) Способ получения медных сплавов с эффектом памяти формы
US20060073063A1 (en) Method of forming non-sag molybdenum-lanthana alloys
Raynova Study on low-cost alternatives for synthesising powder metallurgy titanium and titanium alloys
Paramore et al. Microstructure and mechanical properties of titanium alloys produced by hydrogen sintering and phase transformation (HSPT)
Muncii Thermomechanical Processing Of Some Heavy Alloys From The System W-Ni-Fe Through Rotary Forging R. Mureİan, C. Pavel b, D. Salomie c
Žuna et al. Investigation of Properties of Tungsten Heavy Alloys for Special Purposes

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20081216