RU2370567C2 - СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОДНОФАЗНОГО СПЛАВА Al-Cu-Fe - Google Patents
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОДНОФАЗНОГО СПЛАВА Al-Cu-Fe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2370567C2 RU2370567C2 RU2007146598/02A RU2007146598A RU2370567C2 RU 2370567 C2 RU2370567 C2 RU 2370567C2 RU 2007146598/02 A RU2007146598/02 A RU 2007146598/02A RU 2007146598 A RU2007146598 A RU 2007146598A RU 2370567 C2 RU2370567 C2 RU 2370567C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- powder
- temperature
- quasicrystalline
- heating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения порошка квазикристаллических сплавов системы Al-Cu-Fe и может быть использовано для антифрикционных присадок, антипригарных покрытий, для создания износостойкого инструмента. Способ включает перемешивание на воздухе исходной смеси порошков алюминия, меди и железа при соотношении компонентов, соответствующем области существования квазикристаллической фазы сплава системы Al-Cu-Fe, и ее нагрев в бескислородной атмосфере. Перемешивание смеси ведут всухую. Нагрев осуществляют до температуры начала самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Затем полученный продукт измельчают до порошка необходимого размера. При этом смесь нагревают до температуры 530-540°С в вакуумной камере в атмосфере инертного газа или в форвакууме в диапазоне давлений 1-5·10-2 Торр. Технический результат - упрощение способа, ускорение процесса синтеза. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам получения квазикристаллических материалов, конкретно к способам получения квазикристаллического однофазного сплава системы Al-Cu-Fe в виде порошка. Квазикристаллический сплав состава Al65Cu22Fe13 обладает уникальными механическими и теплофизическими характеристиками, что позволяет использовать его в автомобильной промышленности в качестве антифрикционных присадок к маслам, антипригарного покрытия, для создания износоустойчивого инструмента и т.д.
Известен способ получения квазикристаллического однофазного сплава Al-Cu-Fe в виде порошка (Salimon A.I., Korsunsky A.M., Shelekhov E.V., Sviridova T.A. Mat. Sci. Forum, 1999, v.321-324, p.676-681), заключающийся в том, что берут компоненты сплава в виде порошка каждого из них в экспериментально подобранной пропорции Al70Cu20,Fe9,7, смешивают их, добиваясь однородного распределения компонентов в смеси в шаровой мельнице в остаточной воздушной атмосфере, нагревают полученную смесь до высокой температуры (800°С) в среде аргона и выдерживают ее в течение 10-20 минут при этой температуре. В известном способе добиваются однородности распределения компонентов в смеси в определенном их соотношении, используя так называемый процесс «механического сплавления» порошков соответствующих компонентов, реализуемый в специальной установке, действующей по принципу шаровой мельницы. Данный процесс осуществляется в закрытой стальной камере, заполненной стальными же шарами, в остаточной воздушной атмосфере.
Серьезным недостатком этого способа является сложность обеспечения заданного состава компонентов в смеси порошков при их перемешивании в шаровой мельнице, поскольку перемешиваемые компоненты - Al, Cu, Fe - значительно отличаются своими характеристиками (плотность, пластичность, трибологические свойства). При перемешивании под воздействием соударений с шариками происходит интенсивное налипание мягких компонентов (в частности, алюминия, меди) на стенку и на шарики. При этом происходит неконтролируемое и невоспроизводимое в последующих процессах изменение состава смеси. Приходится экспериментальным образом подбирать начальный состав загружаемой в камеру порции порошков-компонентов и рабочий режим шаровой мельницы для того, чтобы получить однородную смесь компонентов с заданным соотношением. Так, для получения сплава требуемого состава Al63,5Cu24,5Fe12 по данному способу рекомендуется использовать в качестве исходного состава порошковой смеси Al70Cu20,3Fe9,7 (этот состав был установлен в результате многочисленных экспериментов, он отличается от искомого состава значительным превышением соотношения алюминия и меди над железом). Указанный состав смеси компонентов не соответствует области существования квазикристаллической фазы сплава Al-Cu-Fe, и получить квазикристаллическое вещество из смеси компонентов такого состава нельзя. Это обстоятельство сильно усложняет технологию получения квазикристаллического материала, приводит к неоправданному расходованию порошков-компонентов и не обеспечивает получения стабильных результатов.
Известен способ получения квазикристаллического однофазного сплава системы Al-Cu-Fe в виде порошка (патент РФ №2244761 - прототип), заключающийся в перемешивании исходной смеси порошков алюминия, меди и железа при соотношении компонентов, непосредственно соответствующем области существования квазикристаллической фазы сплава Al-Cu-Fe на воздухе, в среде жидкого испаряющегося пластификатора, прессовании смеси в таблетки, нагревании ее в бескислородной атмосфере в вакуумной камере при давлении ~(5*10-5 Торр) до температуры 800-1100°С, выдержке смеси порошков при этой температуре в течение 1-2 часов и измельчении продуктов синтеза.
Недостатками данного способа являются:
- использование высокой температуры синтеза смеси порошков 800-1000°С с длительной выдержкой при этих температурах (~2 часа) и высокого вакуума (5*10-5 Торр),
- использование различных органических пластификаторов, которые требуют работы с ними в вытяжном шкафу с принудительной вентиляцией и длительной сушкой шихты после смешения,
- наличие стадии прессования,
- трудоемкость операции измельчения продуктов синтеза в порошок, так как получающиеся в результате синтеза квазикристаллические брикеты обладают большой прочностью и твердостью.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является:
- упрощение способа за счет снижения параметров синтеза - температуры и времени,
- ускорения процесса синтеза и снижения трудоемкости всего способа за счет исключения операции прессования исходной смеси и измельчения продукта синтеза,
что в конечном итоге приводит к удешевлению получаемого квазикристаллического порошка.
Для этого предложен способ получения порошка квазикристаллического однофазного сплава системы Al-Cu-Fe, включающий перемешивание на воздухе исходной смеси порошков алюминия, меди и железа при соотношении компонентов, соответствующем области существования квазикристаллической фазы сплава системы Al-Cu-Fe, и ее нагрев в бескислородной атмосфере, при этом перемешивание смеси ведут всухую, а ее нагрев осуществляют до температуры начала самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, после чего полученный продукт измельчают до порошка необходимого размера.
При этом смесь нагревают до температуры 530-540°С.
При этом смесь нагревают в вакуумной камере в атмосфере инертного газа или в форвакууме в диапазоне давлений 1-5·10-2 Торр.
Процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) различных материалов известен (С.Ю.Шаривкер, А.Г.Мержанов. СВС-порошки и их технологическая переработка. /Под редакцией И.П.Боровинской. Черноголовка: ИСМАН, 2000, 123 с., 21 табл., 30 рис., библиогр. 273 назв. ISBN 5-900829-06-5). В заявляемом способе в отличие от известных предложена последовательность операций и режимов, при которых происходит получение квазикристаллической фазы сплава системы Al-Cu-Fe в виде порошка с использованием СВС, при этом способ достаточно прост и позволяет получать значительные количества порошка.
На фиг.1, 2, 3 даны дифрактограммы полученных в примерах 1, 2 и 3 квазикристаллических порошков.
Способ осуществляется следующим образом.
Исходные порошки, взятые в соотношении компонентов, соответствующем области существования квазикристаллической фазы сплава системы Al-Cu-Fe, загружаются в барабан типа «пьяная бочка» вместе со стальными шарами. Барабан вращается с определенной скоростью в патроне токарного станка, перемешивание ведут всухую на воздухе до получения однородной смеси.
После завершения процесса смешения барабан вскрывается и полученная смесь порошков высыпается на противень, отделяясь при этом от шаров. Нагрев смеси Al-Cu-Fe до температуры начала процесса СВС производят в вакуумной камере в бескислородной среде, например в атмосфере инертного газа или в форвакууме в диапазоне давлений 1-5·10-2 Торр. При этом смесь порошков нагревают до температуры 530-540°С, после чего начинается процесс СВС с быстрым (~1 мин) разогревом шихты до температуры 760-765°С, после чего нагрев печи прекращается. Синтезированный порошок измельчается до нужных размеров частиц.
Такой режим синтеза приводит к полному переходу смеси порошков в однофазное квазикристаллическое состояние, что подтверждается дифрактограммами (фиг.1, 2, 3).
Пример 1
Взвешенную исходную смесь порошков в количестве 500 г берут в соотношении компонентов (ат.%) Al65Cu22Fe13. Средний размер частиц составляет ~40 мкм.
Полная порция порошка на один процесс смешения может составлять от 500 до 1500 г (по необходимости).
Исходные порошки засыпают в барабан с металлическими шарами типа «пьяная бочка», который вращается с определенной скоростью в патроне токарного станка. Объем шаров в барабане примерно равен объему шихты. После окончания смешения, которое длится ~8 часов, смесь порошков отделялась от шаров, помещалась в алундовый тигель в свободной засыпке и загружалась в вакуумную печь. Нагрев осуществлялся в вакууме ~10-2 Торр до температуры 530-540°С, после чего бурно начинается процесс СВС с разогревом смеси порошков до температуры 760-765°С за ~1 минуту. После этого нагрев прекращается. Выдержка при такой термообработке не требуется. Такой режим синтеза приводит к практически полному переходу смеси Al-Cu-Fe в квазикристаллическую фазу. Т.к. в данном способе нет необходимости в предварительном прессовании исходной смеси, после завершения процесса синтеза полученный продукт легко измельчается в том же барабане, где происходило смешение исходных порошков, до необходимых размеров частиц. Дифрактограмма полученного квазикристаллического порошка, свидетельствующая о его однофазности, приведена на фиг.1.
Пример 2
Исходную смесь порошков Al, Cu и Fe берут в следующем составе (ат.%):
Al63Cu22Fe15.
Последовательность и длительность операций, а также значения технологических параметров полностью соответствуют примеру 1. Дифрактограмма получаемых в результате проведения этих операций материалов (фиг.2) также свидетельствует об их квазикристалличности в полном объеме.
Пример 3
Исходную смесь порошков Al, Cu и Fe берут в следующем составе (ат.%):
Al66Cu20Fe14.
Последовательность и длительность операций, а также значения технологических параметров полностью соответствуют примеру 1. Дифрактограмма получаемых в результате проведения этих операций материалов (фиг.3) также свидетельствует об их квазикристалличности в полном объеме.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать однофазный квазикристаллический сплав системы Al-Cu-Fe в виде порошка при соотношении компонентов, непосредственно соответствующем области существования квазикристаллической фазы.
Способ является экономичным в расходовании исходных компонентов и энергии, а также существенно менее трудоемким, чем способы, применяемые в настоящее время. Применение предлагаемого способа приведет к значительному удешевлению конечного продукта, в состав которого войдет квазикристаллический порошок (смазочные масла, износостойкий инструмент и др.).
Claims (3)
1. Способ получения порошка квазикристаллического однофазного сплава системы Al-Cu-Fe, включающий перемешивание на воздухе исходной смеси порошков алюминия, меди и железа при соотношении компонентов, соответствующем области существования квазикристаллической фазы сплава системы Al-Cu-Fe, и ее нагрев в бескислородной атмосфере, отличающийся тем, что перемешивание смеси ведут всухую, а ее нагрев осуществляют до температуры начала самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, после чего полученный продукт измельчают до порошка необходимого размера.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь нагревают до температуры 530-540°С.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь нагревают в вакуумной камере в атмосфере инертного газа или в форвакууме в диапазоне давлений 1-5·10-2 Торр.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007146598/02A RU2370567C2 (ru) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОДНОФАЗНОГО СПЛАВА Al-Cu-Fe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007146598/02A RU2370567C2 (ru) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОДНОФАЗНОГО СПЛАВА Al-Cu-Fe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007146598A RU2007146598A (ru) | 2009-06-27 |
RU2370567C2 true RU2370567C2 (ru) | 2009-10-20 |
Family
ID=41026457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007146598/02A RU2370567C2 (ru) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОДНОФАЗНОГО СПЛАВА Al-Cu-Fe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2370567C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588957C1 (ru) * | 2014-12-22 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КвазиКристаллы" | Способ получения квазикристаллического материала |
RU2611253C1 (ru) * | 2015-10-26 | 2017-02-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Способ получения порошка квазикристаллического сплава Al-Cu-Fe |
US20200406353A1 (en) * | 2017-12-22 | 2020-12-31 | State Atomic Energy Corporation “;Rosatom” On Behalf Of The Russian Federation | Composite material based on a quasi-crystal of the al-cu-fe system and method of its production |
RU2740496C1 (ru) * | 2020-06-08 | 2021-01-14 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНОКОМ" (ООО НАНОКОМ) | Способ получения квазикристаллического материала |
-
2007
- 2007-12-18 RU RU2007146598/02A patent/RU2370567C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛЕВАШОВ Е.А. и др. Физико-химические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. - М.: Изд-во БИНОМ, 1999, с.76-77. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588957C1 (ru) * | 2014-12-22 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КвазиКристаллы" | Способ получения квазикристаллического материала |
RU2611253C1 (ru) * | 2015-10-26 | 2017-02-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Способ получения порошка квазикристаллического сплава Al-Cu-Fe |
US20200406353A1 (en) * | 2017-12-22 | 2020-12-31 | State Atomic Energy Corporation “;Rosatom” On Behalf Of The Russian Federation | Composite material based on a quasi-crystal of the al-cu-fe system and method of its production |
RU2740496C1 (ru) * | 2020-06-08 | 2021-01-14 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНОКОМ" (ООО НАНОКОМ) | Способ получения квазикристаллического материала |
WO2021251844A1 (ru) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Наноком" | Способ получения квазикристаллического материала |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007146598A (ru) | 2009-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yeh et al. | Synthesis of NiTi intermetallics by self-propagating combustion | |
RU2370567C2 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОДНОФАЗНОГО СПЛАВА Al-Cu-Fe | |
RU2459686C2 (ru) | Способ получения пористых биосовместимых материалов на основе никелида титана | |
Yang et al. | A study of combustion synthesis of Ti-Al intermetallic compounds | |
Feng et al. | The process of combustion synthesis of WC–Co composites under the action of an electric field | |
RU2448178C2 (ru) | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана | |
RU2733524C1 (ru) | Способ получения керамико-металлических композиционных материалов | |
CN104878244B (zh) | 一种钛铝镁合金靶材及其制备方法 | |
Pocheć et al. | Maps of Fe–Al phases formation kinetics parameters during isothermal sintering | |
Hu et al. | Microstructures, densification and mechanical properties of TiC–Al2O3–Al composite by field-activated combustion synthesis | |
Liu et al. | Study on the effect of current on reactive sintering of the W–C–Co mixture under an electric field | |
Schumann et al. | The effects of ball milling and the addition of blended elemental aluminium on the densification of TiH2 power | |
CA3018808C (en) | Method for the powder-metallurgical production of components from titanium or titanium alloys | |
Bazhin et al. | The effect of mechanical treatment on the phase formation of the synthesized material based on molybdenum disilicide | |
RU2244761C1 (ru) | Способ получения квазикристаллического однофазного сплава системы al-cu-fe в виде порошка | |
RU2425163C2 (ru) | Способ введения упрочняющих частиц в алюминиевые сплавы | |
RU2569446C1 (ru) | Шихта для композиционного катода и способ его изготовления | |
RU2750784C1 (ru) | Способ получения порошкового композиционного материала | |
US20050163646A1 (en) | Method of forming articles from alloys of tin and/or titanium | |
RU2638866C1 (ru) | Способ получения высокотемпературного порошкового композиционного материала на основе карбидов кремния и титана | |
RU2032496C1 (ru) | Способ получения алюминидов переходных металлов | |
Busurina et al. | Ti–Al–Nb alloys by thermal explosion: synthesis and characterization | |
RU2588957C1 (ru) | Способ получения квазикристаллического материала | |
RU2175988C1 (ru) | Способ получения карбида титана | |
Marych et al. | Features of structure, phase composition and properties of hotforged high-entropy alloys of Ti-Cr-Fe-Ni-C system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171219 |