RU2017580C1

RU2017580C1 - Charge for production of porous permeable material

Info

Publication number: RU2017580C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Евстигнеев; Б.М. Вольпе; Е.Н. Косса
Original assignee: Алтайский государственный технический университет
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1990-09-29
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: invention provides employment of charge containing the following components: nickel - 44-52 mass/per cent, corrosion-resisting glass - 5-20 mass/per cent, the remaining component-titanium. EFFECT: high quality of material. 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к шихтам для получения пористых проницаемых материалов (ППМ) методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), и может быть использовано для получения фильтрующих элементов, диспергаторов и других изделий различной формы и размеров для работы в агрессивных средах. The invention relates to powder metallurgy, in particular to a mixture for producing porous permeable materials (PPM) by the method of self-propagating high temperature synthesis (SHS), and can be used to obtain filter elements, dispersants and other products of various shapes and sizes for use in aggressive environments.

Известна шихта для получения пористых проницаемых материалов, представляющая собой порошок титана. При изготовлении материала шихта подвергается спеканию в атмосфере аргона в два этапа при 750-920^оС в течение 3 ч.Known mixture to obtain porous permeable materials, which is a powder of titanium. In the manufacture of the material charge is subjected to sintering in argon in two stages at ^about 750-920 C for 3 hours.

Недостатками шихты являются высокая стоимость получаемого материала, обусловленная энергоемкостью и продолжительностью спекания, а также невысокая коррозионная стойкость материала, обусловленная интенсивным взаимодействием чистого титана с большинством агрессивных сред. The disadvantages of the charge are the high cost of the resulting material, due to the energy intensity and duration of sintering, as well as the low corrosion resistance of the material, due to the intense interaction of pure titanium with most aggressive environments.

Известна шихта для получения пористого проницаемого материала - никелида титана, выбранная в качестве прототипа. Шихта состоит из порошков титана и никеля в эквивалентном соотношении, мас.%: титан 45, никель 55 и приготовляется из исходных порошков путем механического смешения всухую в атмосфере воздуха. Пористый проницаемый материал изготовляется для шихты путем ее формирования, кратковременного нагрева до 300-350^оС и возбуждения в шихте самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.Known mixture to obtain a porous permeable material - titanium nickelide, selected as a prototype. The mixture consists of titanium and nickel powders in an equivalent ratio, wt.%: Titanium 45, nickel 55 and is prepared from the starting powders by mechanical dry mixing in air. Porous permeable material produced by the batch for its formation, short time heating to 300-350 ^{° C} and in the charge excitation SHS.

Недостатком шихты является низкая коррозионная стойкость получаемого пористого проницаемого материала, обусловленная быстрым растворением агрессивными средами. The disadvantage of the mixture is the low corrosion resistance of the resulting porous permeable material, due to the rapid dissolution of aggressive environments.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости получаемого материала. The aim of the invention is to increase the corrosion resistance of the resulting material.

Это достигается тем, что шихта, содержащая титан и никель, дополнительно содержит порошок коррозионно-стойкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%: Никель 44-52 Коррозионно-стойкое стекло 5-20 Титан Остальное
При проведении самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в шихте предлагаемого состава происходит плавление коррозионно-стойкого стекла и его растекания по поверхности пор образующегося материала за счет смачивания и поверхностного натяжения. Полученный материал представляет собой пористый каркас на основе никелида титана, полностью покрытый тонкой пленкой коррозионно-стойкого стекла. Возможность использования материала в агрессивных средах обеспечивается высокой коррозионной стойкостью стеклянной пленки, предохраняющей пористый каркас от непосредственного соприкосновения с агрессивной средой.This is achieved by the fact that the mixture containing titanium and nickel additionally contains a powder of corrosion-resistant glass in the following ratio of components, wt.%: Nickel 44-52 Corrosion-resistant glass 5-20 Titanium
When conducting self-propagating high-temperature synthesis in a mixture of the proposed composition, the corrosion-resistant glass melts and spreads over the pore surface of the formed material due to wetting and surface tension. The resulting material is a porous frame based on titanium nickelide, completely covered with a thin film of corrosion-resistant glass. The possibility of using the material in aggressive environments is provided by the high corrosion resistance of the glass film, which protects the porous frame from direct contact with the aggressive environment.

При содержании порошка коррозионно-стойкого стекла в шихте менее 5 мас. % его недостаточно для образования защитной пленки на всей поверхности пористого каркаса. При содержании порошка стекла в шихте более 20 мас.% температура горения шихты в режиме СВС понижается за счет поглощения тепла инертным стеклом, что приводит к срыву горения. When the powder content of corrosion-resistant glass in the charge is less than 5 wt. % it is not enough for the formation of a protective film on the entire surface of the porous frame. When the content of glass powder in the charge is more than 20 wt.%, The combustion temperature of the charge in the SHS mode decreases due to heat absorption by inert glass, which leads to a breakdown of combustion.

Для экспериментальной проверки изобретения были подготовлены образцы шихты с различным соотношением компонентов (см.таблицу). For experimental verification of the invention, samples of the mixture were prepared with a different ratio of components (see table).

Из каждого образца шихты были синтезированы образцы пористого проницаемого материала с последующим изучением его структуры и испытанием на коррозионную стойкость. Для экспериментов использовался порошок титана марки ПТХ, порошок никеля марки ПНК-)Т1, порошок коррозионно-стойкого стекла марки "N 36" дисперсностью менее 80 мкм, полученный механическим размолом компактного стекла. Дозировка компонентов осуществлялась на аналитических весах с точностью до 10^-3 г. Смешение компонентов шихты производили в лабораторном смесителе типа "пьяная бочка" на воздухе в течение 32 ч. Шихту помещали в вакуумируемый реактор и нагревали в печи электросопротивления до 300-350^оС, после чего инициировали реакцию СВС путем касания торца образца раскаленной вольфрамовой спиралью.Samples of porous permeable material were synthesized from each batch sample, followed by a study of its structure and testing for corrosion resistance. For the experiments, we used PTX titanium powder, PNK-) T1 brand nickel powder, corrosion-resistant "N 36" grade glass powder with a dispersion of less than 80 microns, obtained by mechanical grinding of compact glass. The dosage of the components was carried out on an analytical balance accurate to 10 ^-3, the charge produced by mixing the components in a laboratory type mixer, "drunken barrel" in air for 32 hours. The charge was placed in the reactor evacuated and heated in an oven until the resistivity of 300-350 ^{° C,} after which the SHS reaction was initiated by touching the end of the sample with a hot tungsten spiral.

Полученные образцы имели вид цилиндрического штабика диаметром 30 и высотой 50 мм и использовались для приготовления металлографических шлифов, применяемых при изучении структуры материала, а также для испытаний на коррозионную стойкость. Изучение структуры полученных материалов осуществлялось на оптическом микроскопе "Неофет-30". The obtained samples had the form of a cylindrical staff with a diameter of 30 and a height of 50 mm and were used for the preparation of metallographic sections used in studying the structure of the material, as well as for testing for corrosion resistance. The structure of the obtained materials was studied on a Neofet-30 optical microscope.

Коррозионная стойкость материалов оценивалась по относительному изменению их массы при выдержке в 10%-ной азотной кислоте в течение 48 ч при комнатной температуре. The corrosion resistance of the materials was evaluated by the relative change in their mass upon exposure to 10% nitric acid for 48 h at room temperature.

В таблице приведены характеристики структуры, а также результаты испытаний на коррозионную стойкость материалов, полученных при различном соотношении компонентов в исходной шихте. The table shows the characteristics of the structure, as well as the results of tests for the corrosion resistance of materials obtained with different ratios of components in the initial charge.

Из данных таблицы видно, что материал, полученный из шихты с заявляемым соотношением компонентов, полностью устойчив в агрессивной среде, разрушающей материал, полученный из шихты-прототипа. From the table it is seen that the material obtained from the mixture with the claimed ratio of components is completely stable in an aggressive environment that destroys the material obtained from the mixture of the prototype.

Применение предлагаемой шихты позволяет изготовлять пористые проницаемые материалы (ППМ) и изделия из них, способные эксплуатироваться в условиях агрессивных сред, повысить надежность и срок службы материалов и изделий из них за счет повышенной коррозионной стойкости. The application of the proposed mixture allows the manufacture of porous permeable materials (PPM) and products from them, which can be used in aggressive environments, to increase the reliability and service life of materials and products from them due to increased corrosion resistance.

Claims

MIXTURE FOR PRODUCING POROUS PERMEABLE MATERIAL, containing titanium and nickel, characterized in that, in order to increase the corrosion resistance of the material, it additionally contains a powder of corrosion-resistant glass in the following ratio, wt.%:
Nickel 44 - 52
Corrosion-resistant glass 5 - 20
Titanium rest