RU2414329C1 - Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама - Google Patents
Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414329C1 RU2414329C1 RU2009133050/02A RU2009133050A RU2414329C1 RU 2414329 C1 RU2414329 C1 RU 2414329C1 RU 2009133050/02 A RU2009133050/02 A RU 2009133050/02A RU 2009133050 A RU2009133050 A RU 2009133050A RU 2414329 C1 RU2414329 C1 RU 2414329C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- hours
- charge
- particle size
- porosity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления пористых изделий из композиционного псевдосплава на основе вольфрама. Может использоваться для изготовления материалов, способных эффективно рассеивать механическую энергию при динамических нагрузках. На основе вольфрамового порошка со средним размером частиц по Фишеру 0,8-3,9 мкм готовят шихту состава W92,3-Ni1,3-Cu6,4% по массе. В шихту добавляют порообразователь - двууглекислый аммоний дисперсностью менее 0,071 мм и прессуют при давлении не более 150 МПа. Затем порообразователь удаляют и спекают при температуре 1080-1300°С в течение 1-2 часов. Полученный материал обладает пористостью 55-56%, высокой прочностью на сжатие, а также отсутствует трещинообразование в спеченных крупногабаритных заготовках. 2 ил.
Description
Заявляемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления пористых изделий из сплавов на основе вольфрама.
Известен способ получения пористых вольфрамовых дисков, заключающийся в том, что в качестве порообразователя в шихту вводят от 2 до 15 вес.% фторидов лантана или иттрия (а.с. №406639; МПК B22F 1/00, B22F 3/12, опубл. в БИ №46 21.11.1973 г.).
Недостаток этого способа заключается в высокой термической стойкости фторидов лантана и иттрия и, как следствие, спекание происходит при высоких температурах (более 2000°С), что не позволяет получить композиционные псевдосплавы на основе вольфрама типа вольфрам-медь-никель с высокой пористостью 55-60%.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения высокопористых вольфрам-медных материалов, полученных жидкофазным спеканием (В.В.Скороход, С.М.Солонин, Л.И.Чернышев. Высокопористые вольфрам - медные материалы, полученные жидкофазным спеканием. - Порошковая металлургия, 1978, №2, с.17-21). Данный способ включает смешивание порошков вольфрама марки ВЧ с электролитической медью марки ПМЭ-1, в которые к меди добавляют 20 вес.% никеля марки ПНК-1. Металлические порошки смешивали с порошком двууглекислого аммония с размером частиц 100 мкм, прессовка содержала 52 об.% этого порообразователя. После прессования микропористость (пористость областей с мелкими естественными порами, поры в объемах, занятых металлическим порошком), составляла 50%. Из прессовок при температуре 200°С в среде водорода отгонялся порообразователь, что обеспечивало перед спеканием относительный объем крупных пор, образованных наполнителем (макропористость), который составлял 52%. Жидкофазное спекание проводили в среде водорода при температуре 1250°С в течение 1 часа. После спекания пористость образцов состава WNi - 6,4 Сu составила 60%.
К недостаткам способа необходимо отнести отсутствие оптимизации технологических режимов для улучшения качества пористого материала, а именно повышения предела прочности при сжатии и создания условий для исключения трещинообразования в процессе изготовления крупногабаритных заготовок.
Задачей изобретения является повышение качества заготовки, а именно увеличение прочности, ликвидация трещинообразования в спеченных крупногабаритных заготовках за счет оптимизации технологических режимов получения.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, следующий:
- получение пористого сплава на основе W-Ni-Cu с пористостью 55-56% (плотность 7,8-8,0 г/см3);
- достижение предела прочности на сжатие пористого спеченного вольфрамового сплава более 150 Н/мм2;
- отсутствие трещин в сплаве в процессе изготовления;
- получение из сплава крупногабаритных изделий.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама, включающем приготовление шихты состава W92,3-Ni1,3-Cu6,4 (% по массе) с добавлением порообразователя двууглекислого аммония, прессование, удаление порообразователя, жидкофазное спекание, используют вольфрамовый порошок со средним размером частиц по Фишеру 0,8-3,9 мкм и порообразователь дисперсностью менее 0,071 мм, прессование шихты производят давлением не более 150 МПа, а спекание проводят при температуре 1080-1300°С в течение 1-2 часов.
На фигуре 1 изображены диаграммы уплотняемости вольфрамовой шихты с порообразователем NH4HCO3 с учетом дисперсности порошка вольфрама.
На фигуре 2 изображена зависимость пористости спеченных образцов состава W92,3-Ni1,3-Cu6,4 (% по массе) от температуры спекания и дисперсности исходного порошка вольфрама (марки W3.9, W1.3 и W0.8).
Сущностью изобретения является способ изготовления пористых изделий из сплавов на основе вольфрама, включающий в себя:
- подготовку порообразователя NН4НСО3 (обезвоживание в вакууме 2 Па при температуре 35-40°С в течение не менее 5 час, просеивание через сито 0,071 мм);
- приготовление шихты путем перемешивания порошков вольфрама, никеля, меди и порообразователя в биконическом смесителе в течение не менее 10 час в нейтральной атмосфере;
- гидростатическое прессование шихты давлением не более 150 Н/мм2 в эластичной пресс-форме в нейтральной атмосфере;
- транспортировку прессовки с операции гидростатического прессования на технологическую операцию последующего удаления порообразователя, связанную с контактом прессовки с воздушной атмосферой в течение не более 3 мин;
- удаление порообразователя в среде водорода по режиму: нагрев со скоростью не более 2°С/мин до 200°С; выдержка не менее 2 час;
- спекание заготовки в среде водорода по режиму: нагрев от 200°С до температуры (1080-1300°С) со скоростью не более 10°С/мин; выдержка при данной температуре не менее 1 час;
- охлаждение в среде водорода вместе с печью.
Подготовка порообразователя NH4HCO3 по вышеуказанной технологии позволяет получить ультрамелкий обезвоженный продукт, который при дальнейшем нагреве равномерно удаляется из прессовки, оставляя после себя ультратонкую макропористость.
Перемешивание металлических порошков по вышеуказанной технологии обеспечивает однородность шихты. После 10 часов перемешивания со v=50 об/мин химический состав шихты стабилизируется на уровне W - 84,5±0,1; Ni - 1,20±0,05; Сu - 5,90±0,05; NH4CO3 - 8,4±0,1 (% по массе).
Загрузка шихты в эластичную пресс-форму производится в боксе с контролируемой нейтральной атмосферой. После разгрузки пресс-формы прессовка не должна находиться в контакте с воздушной атмосферой более 3 мин, так как начинается самопроизвольный разогрев и растрескивание прессовки.
В ходе гидростатического прессования усилием не более 150 Н/мм2 шихта, включая порообразователь, уплотняется до пористости 25-30%, что обеспечивает транспортабельность, и технологичность прессовки. Прессование большим давлением приводит к перепрессовке (появлению трещин) заготовки. Гидростатическое прессование обеспечивает равномерное распределение плотности по объему прессовки, что приводит к минимальной разноплотности после спекания.
Ниже приведен пример осуществления способа.
Цель: изготовление заготовок диаметром ⌀60 мм, высотой h 120 мм из композиционного псевдосплава состава W92,3-Ni1,3-Cu6,4 (% по массе) с пористостью 55-56%.
В качестве порообразователя использовался аммоний углекислый кислый NH4HCO3, который обезвоживали в вакууме 2 Па в вакуумном сушильном шкафу при температуре 35-40°С в течение 5 часов и просеивали через сито 0,071 мм. Приготавливали шихту состава W84,5-Ni1,20-Cu5,90 - NH4HCO3 8,4% (по массе) механическим смешиванием в биконическом смесителе (в отношении с металлическими шарами 1:10 (шары)) при скорости вращения 50 об/мин в течение 10 часов. Просеивали шихту через сито 0,071 мм. Шихту загружали в эластичную пресс-форму в атмосфере аргона, затем пресс-форму герметизировали. Прессование осуществляли гидростатическим методом давлением 150 Н/мм2. Разгрузку пресс-формы осуществляли в атмосфере аргона. Затем прессовку помещали в печь сопротивления с контролируемой водородной атмосферой в течение минимально возможного времени нахождения прессовки на воздухе. Удаление порообразователя из прессовки проводилось в среде водорода со скоростью нагрева 2°С/мин до температуры 200°С и выдержке в течение 2 часов. Затем проводили нагрев со скоростью 10°С/мин до температуры 1080-1300°С и при этой температуре выдерживали 1-2 часа. Режим корректировался в зависимости от дисперсности (средний размер частиц порошка по Фишеру) используемого вольфрамового порошка. Для вольфрамового порошка W0,8мкм - 1080°С, 1 час; для W1,3 мкм -1200°С, 1,5 часа; для W3,9мкм - 1300°С, 2 часа. Охлаждение заготовок проводили вместе с печью.
Пористость заготовок определяли методом гидростатического взвешивания. Предел прочности на сжатие изучали на цилиндрических образцах (⌀/h=1/2), изготовленных по прототипу и по заявленному способу. При одинаковой пористости 55% предел прочности на сжатие по заявленному способу составляет 160-164 Н/мм2, а по прототипу - 100-104 Н/мм2.
Таким образом, получение спеченных пористых изделий из композиционного псевдосплава W-Ni-Cu заявленным способом позволило улучшить свойства изделий и расширить область применения в качестве демпфера ударной волны.
Claims (1)
- Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама, включающий приготовление шихты состава W92,3-Ni1,3-Cu6,4% по массе с добавлением порообразователя двууглекислого аммония, прессование, удаление порообразователя и жидкофазное спекание, отличающийся тем, что используют вольфрамовый порошок со средним размером частиц по Фишеру 0,8-3,9 мкм и порообразователь дисперсностью менее 0,071 мм, прессование шихты производят давлением не более 150 МПа, а спекание проводят при температуре 1080-1300°С в течение 1-2 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009133050/02A RU2414329C1 (ru) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009133050/02A RU2414329C1 (ru) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2414329C1 true RU2414329C1 (ru) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009133050/02A RU2414329C1 (ru) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2414329C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623566C1 (ru) * | 2016-09-15 | 2017-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама |
RU2687352C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения проницаемого пеноматериала из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий |
-
2009
- 2009-09-02 RU RU2009133050/02A patent/RU2414329C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СКОРОХОД В.В. и др. Высокопористые вольфрам-медные материалы, полученные жидкофазным спеканием. Порошковая металлургия, 1978, №2, с.17-21. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623566C1 (ru) * | 2016-09-15 | 2017-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама |
RU2687352C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения проницаемого пеноматериала из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kennedy | Porous metals and metal foams made from powders | |
EP1755809B1 (en) | Method of production of porous metallic materials | |
Jiang et al. | Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology | |
Laptev et al. | Study of production route for titanium parts combining very high porosity and complex shape | |
Köhl et al. | Powder metallurgical near‐net‐shape fabrication of porous NiTi shape memory alloys for use as long‐term implants by the combination of the metal injection molding process with the space‐Holder technique | |
US5028367A (en) | Two-stage fast debinding of injection molding powder compacts | |
JP5088342B2 (ja) | 多孔質焼結体の製造方法 | |
Kim et al. | A simple pressing route to closed-cell microcellular ceramics | |
JP3497461B2 (ja) | 多孔性金属の製造方法 | |
RU2444418C1 (ru) | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама | |
Rabiei et al. | Processing and characterization of a new composite metal foam | |
JP2008542547A (ja) | 高延性を持つチタン、チタン合金及びNiTi発泡体 | |
Sazegaran et al. | Effects of sphere size on the microstructure and mechanical properties of ductile iron–steel hollow sphere syntactic foams | |
Gülsoy et al. | Sintered foams from precipitation hardened stainless steel powder | |
RU2414329C1 (ru) | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама | |
JP5299015B2 (ja) | 多孔質焼結体の製造方法 | |
Ertürk | Production of aluminum glass fiber reinforced foam synthesized by space-holder technique | |
Gilani et al. | Effect of processing parameters and glycerin addition on the properties of Al foams | |
Niu et al. | Preparation and characterization of porous titanium using space-holder technique | |
JP3858096B2 (ja) | 金属又はセラミックス含有発泡焼結体の製造方法 | |
RU2623566C1 (ru) | Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама | |
RU2687352C1 (ru) | Способ получения проницаемого пеноматериала из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий | |
Tan et al. | Properties of porous magnesium using polymethyl methacrylate (PMMA) as a space holder | |
Guo et al. | Novel polymer–metal based method for open cell metal foams production | |
Unver et al. | Ni-625 superalloy foam processed by powder space-holder technique |