RU2504455C1 - Способ получения заготовок из порошковых металлических материалов - Google Patents
Способ получения заготовок из порошковых металлических материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504455C1 RU2504455C1 RU2012146804/02A RU2012146804A RU2504455C1 RU 2504455 C1 RU2504455 C1 RU 2504455C1 RU 2012146804/02 A RU2012146804/02 A RU 2012146804/02A RU 2012146804 A RU2012146804 A RU 2012146804A RU 2504455 C1 RU2504455 C1 RU 2504455C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- deformation
- workpiece
- container
- compacted
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению монолитных заготовок высокой плотности из порошков металлов и сплавов микронной и нанокристаллической дисперсности. Металлический порошок, полученный путем криогенного размола, дегазируют и компактируют в объемную заготовку. Заготовку размещают в контейнере, выполненном из материала с пределом прочности не менее предела прочности монолитного материала порошка. После чего проводят интенсивное пластическое деформирование путем поэтапной всесторонней полузакрытой ковки последовательно по трем осям ортогональной системы координат с реализацией в объеме заготовки схемы напряженно-деформированного состояния простого сдвига. Ковку проводят в несколько циклов до достижения накопленной степени деформации е>3 при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации порошкового материала. Обеспечивается повышение плотности и прочностных свойств заготовки. 3 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к областям обработки металлов давлением и порошковый металлургии, может быть использовано для получения монолитных заготовок высокой плотности и повышенным уровнем механических и эксплуатационных свойств из порошков металлов и сплавов микронной и нанокристаллической дисперсности.
Известен способ получения заготовок из порошкового металлического материала, включающий размещение порошкового металлического материала в контейнер, прессование с одновременным нагревом контейнера и размещенного в нем порошкового металлического материала, последующую герметизацию полости контейнера, а также прямую и винтовую экструзию при температуре 20°С через винтовую матрицу с углом наклона образующей винтовой линии к оси деформации 60° с противодавлением 200 МПа (Я.Е. Бейгельзинер, О.В. Михайлов, А.С. Сынков, М.Б. Штерн. Винтовая экструзия порошковых заготовок. II Эксперимент и обсуждение результатов. Физика и техника высоких давлений., т.18, №3, с.92-96, 2012 г.).
К недостаткам данного способа следует отнести неоднородность деформации в объеме заготовки, характерную для винтовой экструзии, и невысокие, в связи с этим, плотность и прочностные свойства получаемой заготовки.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения заготовок из порошковых металлических сплавов, включающий криогенный размол металлического порошка, дегазацию размолотого порошка, предварительное компактирование размолотого порошка в объемную заготовку, последующее интенсивное пластическое деформирование скомпактированной заготовки при заданной температуре методом равноканального углового прессования (WO 2006/137911 МПК В22С 15/02, опубл. 28.12.2006 г.).
К недостаткам данного способа следует отнести невысокие значения плотности и прочности, а также анизотропию механических свойств получаемых заготовок в поперечном и продольном направлениях, так как очаг деформации при равноканальном угловом прессовании локализован в плоскости пересечения каналов, т.е. заготовка деформируется по двум осям ортогональной системы координат. В направлении третьей оси ортогональной системы координат - продольной оси симметрии заготовки, деформация равна нулю.
Техническим результатом изобретения является повышение плотности материала заготовки и ее прочностных свойств.
Указанный результат достигается способом получения заготовок из порошковых металлических материалов, включающим криогенный размол металлического порошка для формирования в нем нанокристаллической структуры, дегазацию размолотого нанокристаллического порошка, его компактирование в объемную заготовку, последующее интенсивное пластическое деформирование скомпактированной заготовки при заданной температуре, в котором в отличие от прототипа перед интенсивным пластическим деформированием скомпактированную заготовку размещают в контейнере, выполненном из материала с пределом прочности не менее предела прочности монолитного материала, из которого получен металлический порошок, а деформирование размещенной в контейнере заготовки осуществляют с реализацией в ее объеме схемы напряженно-деформированного состояния простого сдвига путем поэтапной всесторонней полузакрытой ковки последовательно по трем осям ортогональной системы координат, которую проводят в несколько циклов до достижения накопленной степени деформации е>3, причем деформирование проводят при температуре, не выше температуры рекристаллизации нанокристаллического порошкового материала.
Известен способ получения ультрамелкозернистой структуры для улучшения физико-механических свойств материала заготовки при обработке монолитных заготовок методом всесторонней ковки со сменой на каждом этапе направлений деформирования последовательно по трем осям координат, при этом ковку осуществляют в полости штампа по схеме плоскодеформированного состояния, при которой обеспечивают на каждом этапе деформирования уменьшение размера заготовки в направлении первой оси координат, совпадающей с направлением приложения деформирующего усилия, увеличение размера заготовки в направлении второй оси координат - со свободной стороны заготовки и сохранение размера заготовки в направлении третьей оси координат - с заневоленной стороны заготовки (патент РФ №2393936, ИПК B21J 5/06, опубл. 28.12.2006 г.).
Однако известный способ неприменим для заготовок из скомпактированных порошковых материалов из-за их высокой пористости и низкой технологической пластичности.
Технический результат предложенного способа обеспечивается тем, что размещение заготовки из скомпактированного порошкового материала в контейнере позволяет при их совместном деформировании создать в объеме заготовки квазигидростатическое давление и, как следствие, повысить ее плотность и технологическую пластичность для обеспечения возможности дальнейшей деформации.
Описание предлагаемого способа иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена схема размещения скомпактированной заготовки в контейнере, на фиг.2 показан полузакрытый штамп с расположенным в нем контейнером с компактированной заготовкой: а) до начала деформирования, б) по окончании деформирования, на фиг.3 показана схема поэтапного деформирования заготовки в контейнере.
Скомпактированную заготовку 1 размещают в контейнере 2, который закрыт пробкой 3 (фиг.1). Контейнер с заготовкой располагают в штампе, который состоит из матрицы 4, пуансона 5 и выталкивателя 6. Деформирование осуществляют поэтапно по трем осям X, Y, Z ортогональной системы координат под воздействием усилия Р (фиг.3).
Предложенный способ осуществляют следующим образом. В качестве исходного материала используют металлический порошок микронной дисперсности, который подвергают криогенному размолу в шаровой мельнице для получения размере зерна ≤100 нм.
Полученный нанопорошок компактируют и получают объемную заготовку 1, которую размещают в контейнере 2, выполненном в виде параллелепипеда. Контейнер закрывают пробкой 3. Контейнер и пробку изготавливают из материала с пределом прочности не менее предела прочности материала, из которого получен металлический порошок.
Изготовление контейнера 2 и пробки 3 из менее прочного материала не обеспечит создание в объеме скомпактированной заготовки 1 квазигидростатического давления и реализацию в ней схемы напряженно-деформированного состояния простого сдвига. Наложение квазигидростатического давления повышает ресурс технологической пластичности скомпактированной заготовки.
Перед деформированием контейнер 2 с скомпактированной заготовкой 1 ориентируют относительно осей ортогональной системы координат (фиг.1), при этом продольная ось симметрии заготовки должна совпадать с направлением приложения деформирующего усилия Р.
Далее контейнер 2 с размещенной в нем скомпактированной заготовкой 1, закрытой пробкой 3, укладывают в матрицу 4 штампа и осуществляют этап 1 всесторонней полузакрытой ковки, прикладывая к пуансону 5 деформирующее усилие Р в направлении оси Y (фиг.2,а). По окончании этапа деформирования (фиг.2б) контейнер 2 с размещенной в ней заготовкой 1 и пробкой 3 извлекают из матрицы 4 штампа выталкивателем 6.
Деформирование заготовки 1 совместно с контейнером 2 проводят поэтапно последовательно в направлении трех осей X, Y, Z ортогональной системы координат (фиг.3), что составляет один цикл обработки. Этапы повторяют циклами до обеспечения накопленной степени деформации е>3, при этом температура нагрева заготовки, контейнера и штампа в процессе деформирования не должна превышать температуру рекристаллизации нанокристаллического порошкового материала. По достижении накопленной степени деформации е>3 заготовку извлекают из контейнера.
Пример реализации способа.
В качестве исходного материала для заготовок использовали порошок титанового сплава ВТ 1-0 микронной дисперсности с размером частиц 40 мкм.
Для получения ультрамелкозернистого порошка был произведен криогенный размол исходного порошка в шаровой мельнице при температуре жидкого азота (-196°С). Средний размер зерна после размола составил 94 нм. Компактирование порошка для получения объемной заготовки производили в прессформе при давлении 1,2 ГПа и температуре 20°С. В результате компактирования были получены объемные заготовки с размерами ⌀ 10×25 мм.
Плотность материала скомпактированных заготовок составила 70% от плотности монолитного сплавав ВТ 1-0.
После этого скомпактированную заготовку, в соответствии со схемой, представленной на фиг.1, поместили в контейнер из титанового сплава ОТ4, имеющего предел прочности на 15-20% выше сплава ВТ 1-0, из которого был получен порошок для компактирования заготовки. Размеры контейнера 42×44×60 мм.
Интенсивное пластическое деформирования скомпактированной заготовки, размещенной в контейнере, проводили методом всесторонней полузакрытой ковки в штампе при температуре 350°С путем последовательного приложения деформирующего усилия по трем осям X, Y, Z ортогональной системы координат.
При этом, в процессе деформирования, на каждом конкретном этапе, например, этапе I (фиг.3), размеры заготовки и контейнера уменьшались в направлении одной оси координат (ось Y), увеличивались в направлении второй оси (ось X) и были неизменны в направлении третьей оси (ось Z), т.е. в объеме скомпактированной заготовки и контейнера реализовывалась схема напряженно-деформированного состояния простого сдвига. В связи с тем, что предел прочности материала контейнера (сплав ОТ4) выше предела прочности материала скомпактированной заготовки, на нее воздействовало квазигидростатическое давление всестороннего объемного сжатия, что повысило технологический ресурс пластичности скомпактированной заготовки и обеспечило возможность дальнейшей деформации.
Всесторонняя полузакрытая ковка была проведена в количестве 8 циклов. Накопленная степень деформации составила е=9. По окончании всесторонней полузакрытой ковки было произведено вскрытие контейнера и извлечение из него заготовки, прошедшей интенсивную пластическую деформацию.
Прочностные свойства обработанной по предложенному способу заготовки оценивали по уровню микротвердости и сравнивали с аналогичным показателем заготовки из монолитного титанового сплава ВТ1-0.
Сплав ВТ 1-0 | HV, МПа |
(монолитная заготовка) | 1600 |
Сплав ВТ 1-0 | |
(заготовка, полученная по предлагаемому способу) | 5100 |
Из полученных данных видно, что предложенное техническое решение позволяет повысить уровень прочностных свойств сплава ВТ1-0 в 3 раза. Плотность заготовок, полученных по предложенному способу, увеличилась с 70% до 93%.
Таким образом, изобретение обеспечивает повышение плотности материала заготовки и ее прочностных свойств.
Claims (1)
- Способ получения заготовок из порошковых металлических материалов, включающий криогенный размол металлического порошка для формирования в нем нанокристаллической структуры, дегазацию размолотого нанокристаллического порошка, его компактирование в объемную заготовку, последующее интенсивное пластическое деформирование скомпактированной заготовки при заданной температуре, отличающийся тем, что перед интенсивным пластическим деформированием скомпактированную заготовку размещают в контейнере, выполненном из материала с пределом прочности не менее предела прочности монолитного материала, из которого получен металлический порошок, а деформирование размещенной в контейнере заготовки осуществляют с реализацией в ее объеме схемы напряженно-деформированного состояния простого сдвига путем поэтапной всесторонней полузакрытой ковки последовательно по трем осям ортогональной системы координат, которую проводят в несколько циклов до достижения накопленной степени деформации е>3, причем деформирование проводят при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации нанокристаллического порошкового материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012146804/02A RU2504455C1 (ru) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Способ получения заготовок из порошковых металлических материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012146804/02A RU2504455C1 (ru) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Способ получения заготовок из порошковых металлических материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2504455C1 true RU2504455C1 (ru) | 2014-01-20 |
Family
ID=49947947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012146804/02A RU2504455C1 (ru) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Способ получения заготовок из порошковых металлических материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504455C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606360C2 (ru) * | 2015-03-02 | 2017-01-10 | Андрей Борисович Бондарев | Способ производства изделий из порошков высоколегированных сплавов на основе никеля |
CN113073219A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-06 | 山东银山电气有限公司 | 一种应用于仪器仪表的精密电阻材料的制造方法 |
RU2779731C1 (ru) * | 2021-12-10 | 2022-09-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU) | Способ получения заготовок никельхромового сплава Х20Н80 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1622082A1 (ru) * | 1988-09-27 | 1991-01-23 | Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР | Способ получени анизотропных посто нных магнитов из быстрозакаленных сплавов системы железо-редкоземельный элемент-бор |
SU1787687A1 (en) * | 1991-03-29 | 1993-01-15 | Proizv Ob Kompozit N | Method of manufacturing compact billets from titanium alloy pipelines |
RU2127195C1 (ru) * | 1994-01-19 | 1999-03-10 | Седерфорс Паудер Актиеболаг | Способ изготовления композитного металлического изделия |
EP1129803A2 (de) * | 2000-03-03 | 2001-09-05 | Böhler-Uddeholm Aktiengesellschaft | Pulvermetallurgisch hergestelltes Material mit verbesserter Isotropie der mechanischen Eigenschaften |
US7037466B2 (en) * | 2002-10-04 | 2006-05-02 | Vladimir Leonidovich Girshov | Method and apparatus for forming billets from metallic chip scraps |
-
2012
- 2012-11-01 RU RU2012146804/02A patent/RU2504455C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1622082A1 (ru) * | 1988-09-27 | 1991-01-23 | Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР | Способ получени анизотропных посто нных магнитов из быстрозакаленных сплавов системы железо-редкоземельный элемент-бор |
SU1787687A1 (en) * | 1991-03-29 | 1993-01-15 | Proizv Ob Kompozit N | Method of manufacturing compact billets from titanium alloy pipelines |
RU2127195C1 (ru) * | 1994-01-19 | 1999-03-10 | Седерфорс Паудер Актиеболаг | Способ изготовления композитного металлического изделия |
EP1129803A2 (de) * | 2000-03-03 | 2001-09-05 | Böhler-Uddeholm Aktiengesellschaft | Pulvermetallurgisch hergestelltes Material mit verbesserter Isotropie der mechanischen Eigenschaften |
US7037466B2 (en) * | 2002-10-04 | 2006-05-02 | Vladimir Leonidovich Girshov | Method and apparatus for forming billets from metallic chip scraps |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606360C2 (ru) * | 2015-03-02 | 2017-01-10 | Андрей Борисович Бондарев | Способ производства изделий из порошков высоколегированных сплавов на основе никеля |
CN113073219A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-06 | 山东银山电气有限公司 | 一种应用于仪器仪表的精密电阻材料的制造方法 |
RU2779731C1 (ru) * | 2021-12-10 | 2022-09-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU) | Способ получения заготовок никельхромового сплава Х20Н80 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6123896A (en) | Texture free ballistic grade tantalum product and production method | |
US20050147520A1 (en) | Method for improving the ductility of high-strength nanophase alloys | |
CN104889186B (zh) | 一种ZrTiAlV合金电场辅助正反复合挤压成形方法 | |
CN104737251B (zh) | 稀土类磁铁的制造方法 | |
Wang et al. | Severe plastic deformation techniques for bulk ultrafine-grained materials | |
CN105921657B (zh) | 制备难熔金属超细晶材料的闭塞式背压双向镦挤成形方法 | |
RU2504455C1 (ru) | Способ получения заготовок из порошковых металлических материалов | |
CN109332415A (zh) | 一种采用棒料制备管材的转角扩径挤压模具与方法 | |
CN110919006B (zh) | 一种可控背压金属粉末等通道转角挤压装置及方法 | |
KR101187967B1 (ko) | 금속 소재의 결정립 미세화 장치 | |
Manafi et al. | Development of a novel bulk plastic deformation method: hydrostatic backward extrusion | |
Hosseini et al. | Determination of processing power and optimum billet radius of modified backward extrusion by upper bound approach | |
Liu et al. | Microstructural analysis and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy prepared by alternate extrusion (AE) | |
KR20150103573A (ko) | 반밀폐 소결단조를 이용한 커넥팅 로드의 제조방법 | |
JP2017171964A (ja) | マグネシウム合金焼結ビレットおよびその製造方法 | |
RU2533578C1 (ru) | Способ получения заготовок из порошковых металлических и композиционных материалов | |
Andreyachshenko et al. | Initial porosity impact on equal channel angular pressing (ECAP) of Ti–6Al–4V powder material | |
RU2315117C2 (ru) | Способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления | |
Thomson | Densification of sintered metal compacts by cold deformation | |
Berbentsev et al. | Plastic deformation of the plastic matrix–hard inclusion composite system during high-temperature gas extrusion | |
RU2470737C2 (ru) | Способ прессования цилиндрических изделий из порошковых материалов | |
Zhernosek et al. | Quality improvement and evaluation of stress-strain state of cylindrical shells during drawing with local wall thinning | |
US20230045680A1 (en) | Isostatic pressure spark plasma sintering (ip-sps) net shaping of components using nanostructured materials | |
RU2156179C2 (ru) | Способ изготовления высокоплотных спеченных деталей на одноосном прессе | |
JP2837630B2 (ja) | プレス成形品の製造方法及び装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151102 |