RU2582166C1 - Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама - Google Patents
Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582166C1 RU2582166C1 RU2015101272/02A RU2015101272A RU2582166C1 RU 2582166 C1 RU2582166 C1 RU 2582166C1 RU 2015101272/02 A RU2015101272/02 A RU 2015101272/02A RU 2015101272 A RU2015101272 A RU 2015101272A RU 2582166 C1 RU2582166 C1 RU 2582166C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- pressing
- powder
- alloys based
- rigid matrix
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама включает приготовление смеси порошков, содержащей 90-98 мас.% вольфрама, остальное - никель, железо и кобальт, прессование в жесткой матрице, выталкивание порошковой прессовки из матрицы с последующим спеканием. Перед извлечением прессовки из пресс-формы проводят термическую обработку прессовки при температуре 800-1000°С в течение 1-2 часов с охлаждением в матрице пресс-формы. Обеспечивается получение качественных заготовок без трещин и расслоений. 3 пр.
Description
Заявляемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления изделий из тяжелых сплавов на основе вольфрама.
Известен способ изготовления изделий сложной конфигурации с высокой прочностью из порошкового тяжелого вольфрамового сплава (патент US №5342573, МПК B22F 3/16, опубл. 21.03.1992 г.). Смешивают порошок W с размером частиц 20 мкм (60-80% частиц должны иметь средний размер 0,5-2 мкм, а 20-40% частиц - средний размер 5-15 мкм) с порошком по крайней мере одного металла типа Ni, Fe и Сu с частицами размером 1-5 мкм, в смесь добавляют органическую связку, воск и полиэтилен при объемном соотношении воск/полиэтилен 1:1-4:1 и при содержании органической связки 30-50 об. % и тщательно перемешивают методом ИФ (инжекционное формование), получают заготовки с относительной плотностью 90%, которые обсыпают порошком обожженного Аl2O3, смачивают летучим органическим растворителем (предпочтительны трихлорэтан, метиленхлорид, спирт, ацетон и ССl4) или водой и проводят сушку при 25-100°С, затем заготовки нагревают в вакууме или атмосфере неокислительного газа под давлением 0,1-1 атм со скоростью 20-50°С/ч до температуры 300°С с целью удаления органической связки, далее заготовки выдерживают в атмосфере Н2 при 600-800°С и спекают в этой же атмосфере при 1200-1300°С.Содержание остаточного углерода в спеченных изделиях должно быть 0,02%.
Недостаток этого способа заключается в образовании раковин в формовке и впадин на поверхности формовки из-за значительного количества органической связки, а также длительности технологического процесса. Парафиновое связующее может быть удалено полностью в процессе длительного разложения при температуре 250°С. Повышение температуры может привести к образованию дефектов, связанных с процессом разложения связующего.
Наиболее близким аналогом является способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама (патент РФ №2332279, МПК B22F 5/10, B22F 3/12, опубл. 24.07.2006 г.), включающий смешивание порошков, содержащих 94-96% по массе вольфрама, остальное - никель и железо, гидростатическое прессование прессовок с размерами и весом, обеспечивающими начальное давление прессовки на подставку перед спеканием, не превышающее 0,03 МПа, жидкофазное спекание полученных прессовок в атмосфере водорода.
К недостаткам этого способа относится невозможность формования прессовок из ультра- и нанопорошков. При механоактивации или других методах получения нанопорошков размер частиц становится меньше, количество дефектов увеличивается, появляются неравновесные твердые растворы, на поверхности порошковых частиц образуются слои с гомогенной структурой и высокой активностью. Появление трещин в прессовках при снятии давления и извлечении их из пресс-формы связано со сверхнапряженным состоянием данных порошков и релаксацией напряжений. Трещины, ориентированные перпендикулярно оси прессования, обычно возникают при выпрессовывании.
Пластифицирование ультратонких порошков усложняет технологию, загрязняет конечное изделие, является источником неконтролируемой пористости.
Задачей изобретения является возможность получения качественных заготовок в основном из смеси ультра- или нанопорошков состава W-Ni-Fe-Co за счет введения технологической операции термической обработки прессовки непосредственно в жесткой матрице. И, как следствие, отсутствие разрушения прессовки в процессе выталкивания из жесткой матрицы.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения: отсутствие разрушения прессованных заготовок после выталкивания их из жесткой матрицы; упрощение технологического процесса за счет возможности работы с порошковой шихтой без применения пластификатора и возможность изготавливать высококачественные изделия с мелкозернистой структурой из ультра- или нанопорошков.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама включает приготовление смеси порошков, содержащей 90-98% по массе вольфрама, остальное - никель, железо, кобальт, прессование в жесткой матрице, выталкивание порошковой прессовки из жесткой матрицы с последующим спеканием. Между технологическими операциями прессования и извлечения прессовки из пресс-формы проводится термическая обработка при температуре 800-1000°С в течение 1-2 часов с охлаждением в жесткой матрице пресс-формы.
Тяжелые вольфрамовые сплавы типа вольфрам-никель-железо (кобальт) в основном получают методом порошковой металлургии из стандартных микронных порошков. При использовании ультра- или нанопорошков получают сплавы с ультра- или наноструктурой, которые обладают более высокой прочностью и достаточной пластичностью.
Прессовки из непластифицированной шихты, состоящей из ультра- или нанопорошков вольфрама (90-98% по массе), никеля, железа, кобальта, при выталкивании из жесткой матрицы претерпевают упругое изменение (в сторону увеличения) размеров. Величина этого изменения составляет 0,1-0,4%. Поэтому из-за большого упругого последействия прессуемого материала заготовки и недостаточной прочности в ней появляются трещины.
Заявляемое изобретение отличается от известных аналогов тем, что в стандартной технологии получения тяжелых вольфрамовых сплавов применена дополнительная технологическая операция - термическая обработка прессовки при температуре 800-1000°С в течение 1-2 часов непосредственно в жесткой матрице после прессования с последующим охлаждением. Спекание предварительно прессованных заготовок состава W-Ni-Fe-Co начинается при температуре 800°С. Заготовка начинает упрочняться благодаря развитию диффузионных процессов между частицами порошка на атомном уровне. При 1000°С начинается интенсивное спекание (усадка). Тем более стойкость материала жесткой матрицы при высоких температурах резко уменьшается. Выдержка 1-2 часа достаточна для упрочнения прессовок различного состава. Полученное упрочнение заготовки нивелирует упругое последействие при дальнейшем выталкивании заготовки из жесткой матрицы. Дополнительная операция дает возможность получать заготовки без расслоений и трещин.
Исходными материалами для изготовления цилиндрических заготовок с наноструктурой служили порошки вольфрама, никеля, железа и кобальта, полученные высокоэнергетическим механическим измельчением (механоактивация), и нанопорошки, полученные плазмохимическим восстановлением окислов данных металлов.
Использовали три состава шихты: 1) 90W-7,0Ni-2,0Fe-1,0Co % по массе; 2) 95W-3,5Ni-1,0Fe-0,5Co % по массе; 3) 97,5W-1,75Ni-0,5Fe-0,25Co % по массе.
Шихта приготавливалась механическим смешиванием.
Пример 1. Прессование шихты (90W-7,0Ni-2,0Fe-1,0Co) осуществляли в пресс-форме из графита давлением 20 МПа.
Дополнительную операцию термообработки прессовки, находящейся непосредственно в пресс-форме, осуществляли при температуре 810°С в течение 1 часа в среде осушенного водорода. Охлаждение проводили вместе с печью.
Удаление упрочненной прессовки проводили, выталкивая ее из канала пресс-формы пуансоном.
Спекание заготовки осуществляли в индукционной печи в среде водорода по режиму:
- нагрев до температуры 950°С за 0,5 часа;
- выдержка в течение 1 часа;
- нагрев до температуры 1350°С за 1,5 часа;
- выдержка в течение 1 часа;
- охлаждение вместе с печью.
После спекания наличие дефектов на поверхности и внутри (методом гамма-дефектоскопией) цилиндрической заготовки ⌀60×30 мм не обнаружено. Плотность заготовки определяли методом гидростатического взвешивания и согласно соответствующему химическому составу составляла 17,0 г/см3. Пористость практически отсутствовала.
Пример 2. Прессование шихты (95W-3,5Ni-1,0Fe-0,5Co) осуществляли в пресс-форме из графита давлением 25 МПа.
Дополнительную операцию термообработки прессовки, находящейся непосредственно в пресс-форме, осуществляли при температуре 890°С в течение 1,5 часа в среде осушенного водорода. Охлаждение проводили вместе с печью.
Удаление упрочненной прессовки проводили, выталкивая ее из канала пресс-формы пуансоном.
Спекание заготовки осуществляли в индукционной печи в среде водорода по режиму:
- нагрев до температуры 950°С за 0,5 часа;
- выдержка в течение 1 часа;
- нагрев до температуры 1390°С за 1,5 часа;
- выдержка в течение 1 часа;
- охлаждение вместе с печью.
После спекания наличие дефектов на поверхности и внутри (методом гамма-дефектоскопией) цилиндрической заготовки ⌀60×30 мм не обнаружено. Плотность заготовки определяли методом гидростатического взвешивания и согласно соответствующему химическому составу составляла 18,1 г/см3. Пористость практически отсутствовала.
Пример 3. Прессование шихты (97,5W-1,75Ni-0,5Fe-0,25Co) осуществляли в пресс-форме из графита давлением 48 МПа.
Дополнительную операцию термообработки прессовки, находящейся непосредственно в пресс-форме, осуществляли при температуре 980°С в течение 2 часов в среде осушенного водорода. Охлаждение проводили вместе с печью.
Удаление упрочненной прессовки проводили, выталкивая ее из канала пресс-формы пуансоном.
Спекание заготовки осуществляли в индукционной печи в среде водорода по режиму:
- нагрев до температуры 950°С за 0,5 часа;
- выдержка в течение 1 часа;
- нагрев до температуры 1450°С за 1,5 часа;
- выдержка в течение 1 часа;
- охлаждение вместе с печью.
После спекания наличие дефектов на поверхности и внутри (методом гамма-дефектоскопией) цилиндрической заготовки ⌀60×30 мм не обнаружено. Плотность заготовки определяли методом гидростатического взвешивания и согласно соответствующему химическому составу составляла 18,7 г/см3. Пористость практически отсутствовала.
Использование настоящего изобретения позволило получить после спекания качественные изделия из тяжелых вольфрамовых сплавов типа ВНЖ с ультра- и наноструктурой без трещин и расслоений.
Claims (1)
- Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама, включающий приготовление смеси порошков, содержащей 90-98 мас.% вольфрама, остальное - никель, железо и кобальт, прессование в жесткой матрице, выталкивание порошковой прессовки из жесткой матрицы с последующим спеканием, отличающийся тем, что порошковую прессовку, находящуюся в жесткой матрице, перед выталкиванием подвергают термической обработке при температуре 800-1000°С в течение 1-2 часов и охлаждают в жесткой матрице.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015101272/02A RU2582166C1 (ru) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015101272/02A RU2582166C1 (ru) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2582166C1 true RU2582166C1 (ru) | 2016-04-20 |
Family
ID=56195216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015101272/02A RU2582166C1 (ru) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582166C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108315624A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-07-24 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种高性能钨合金棒材及其制备方法 |
CN115625337A (zh) * | 2022-12-06 | 2023-01-20 | 成都虹波实业股份有限公司 | 一种新型钨合金复合材料及制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3979234A (en) * | 1975-09-18 | 1976-09-07 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Process for fabricating articles of tungsten-nickel-iron alloy |
US5342573A (en) * | 1991-04-23 | 1994-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing a tungsten heavy alloy product |
US7226492B2 (en) * | 2001-09-26 | 2007-06-05 | Cime Bocuze | High-powder tungsten-based sintered alloy |
RU2305024C2 (ru) * | 2005-07-11 | 2007-08-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Темп" | Способ изготовления заготовок из смеси порошков на основе вольфрама, устройство для его осуществления и питатель устройства |
RU2332279C2 (ru) * | 2006-07-24 | 2008-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии, | Способ изготовления сложнофигурных тонкостенных спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама |
RU2336973C2 (ru) * | 2006-07-11 | 2008-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама |
-
2015
- 2015-01-16 RU RU2015101272/02A patent/RU2582166C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3979234A (en) * | 1975-09-18 | 1976-09-07 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Process for fabricating articles of tungsten-nickel-iron alloy |
US5342573A (en) * | 1991-04-23 | 1994-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing a tungsten heavy alloy product |
US7226492B2 (en) * | 2001-09-26 | 2007-06-05 | Cime Bocuze | High-powder tungsten-based sintered alloy |
RU2305024C2 (ru) * | 2005-07-11 | 2007-08-27 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "Темп" | Способ изготовления заготовок из смеси порошков на основе вольфрама, устройство для его осуществления и питатель устройства |
RU2336973C2 (ru) * | 2006-07-11 | 2008-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама |
RU2332279C2 (ru) * | 2006-07-24 | 2008-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии, | Способ изготовления сложнофигурных тонкостенных спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108315624A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-07-24 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种高性能钨合金棒材及其制备方法 |
CN115625337A (zh) * | 2022-12-06 | 2023-01-20 | 成都虹波实业股份有限公司 | 一种新型钨合金复合材料及制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bose et al. | Traditional and additive manufacturing of a new Tungsten heavy alloy alternative | |
Kumar et al. | Effects of hot isostatic pressing on copper parts fabricated via binder jetting | |
TW461838B (en) | Net shape hastelloy X made by metal injection molding using an aqueous binder | |
US7351371B2 (en) | Method for the production of near net-shaped metallic and/or ceramic parts | |
DK2552630T3 (en) | Process for the production of moldings based on aluminum alloys | |
JPH01129902A (ja) | 粒状材料からの部品の加工方法およびその供給原料 | |
US20060099103A1 (en) | Metal powder injection molding material and metal powder injection molding method | |
JP2005531689A (ja) | 最終輪郭に近い高多孔質金属成形体の製造方法 | |
WO2017108653A1 (en) | Method of manufacturing a cemented carbide material | |
CN111822711B (zh) | 高致密度钛或钛合金零部件及其粉末冶金充型制造方法 | |
US20080075619A1 (en) | Method for making molybdenum parts using metal injection molding | |
US3158473A (en) | Method for producing composite bodies | |
JP2012509408A (ja) | 超硬合金またはサーメット製品を製造する方法 | |
KR20130083840A (ko) | 초경합금 제품의 제조 방법 | |
RU2582166C1 (ru) | Способ изготовления спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама | |
US3472709A (en) | Method of producing refractory composites containing tantalum carbide,hafnium carbide,and hafnium boride | |
JPH04329801A (ja) | 焼結部品の製造方法 | |
Mohamad Nor et al. | Optimizing sintering process to produce highest density of porous Ti-6Al-4V | |
US20090208359A1 (en) | Method for producing powder metallurgy metal billets | |
RU2332279C2 (ru) | Способ изготовления сложнофигурных тонкостенных спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама | |
RU2636774C1 (ru) | Способ изготовления твердосплавных гранул | |
GULSOY et al. | Ni-90 superalloy foam processed by space-holder technique: microstructural and mechanical characterization | |
Manyanin et al. | Operations for the preparation of metal powders for hot isostatic pressing | |
JP2005320581A (ja) | 多孔質金属体の製造方法 | |
RU2649103C1 (ru) | Способ получения изделия из гранулируемого жаропрочного никелевого сплава |