RU2607478C1 - Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь - Google Patents
Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607478C1 RU2607478C1 RU2015138385A RU2015138385A RU2607478C1 RU 2607478 C1 RU2607478 C1 RU 2607478C1 RU 2015138385 A RU2015138385 A RU 2015138385A RU 2015138385 A RU2015138385 A RU 2015138385A RU 2607478 C1 RU2607478 C1 RU 2607478C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- workpiece
- tungsten
- temperature
- cooling
- 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
-
- 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
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F3/26—Impregnating
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к изготовлению изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь. Способ включает приготовление вольфрамовой шихты, прессование заготовок, спекание заготовок с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком, пропитку заготовки медью и ее охлаждение. Пропитанную заготовку охлаждают от температуры пропитки до температуры кристаллизации меди, при этом в пропитанной заготовке создают градиент температуры, направленный к области расположения избытка меди от противоположной стороны заготовки с обеспечением остывания заготовки со стороны, противоположной указанной области. Обеспечивается получение изделий с плотностью до 99,6-100% теоретической и с отсутствием анизотропии свойств. 2 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, усовершенствует технологический процесс производства изделий из псевдосплавных материалов вольфрам-медь для целей общего и специального назначения.
Известен способ получения композиционного материала (Патент РФ №2373300 от 17.01.2006 г.), содержащего масс. %: 69-71 вольфрама, 0,05-0,15 марганца, 0,1-0,3 никеля, 0,03-0,14 лития, 0,2-0,3 кремния и медь - остальное, в котором исходные порошки смешивают, прокатывают в полосы, полосы спекают и прокатывают, после чего их собирают в пакет с чередованием полос вдоль и поперек направления прокатки, сжимают до сплошного соприкосновения соединяемых поверхностей полос во время нагрева и нагревают до температуры 1200-1300°С. Способ позволяет получать псевдосплавный композиционный материал без расслоения, с достаточной пластичностью и изотропными физико-механическими свойствами в плоскости полос и с КЛТР (коэффициент линейного термического расширения), близкими к КЛТР алюмооксидной керамики.
Изделия, изготовленные из композиционного материала, полученного в соответствии с приведенным способом, взятым за аналог, имеют относительную плотность на уровне 97-98% (Яе0.021.105ТУ), пониженный выход годной продукции из-за включения не смоченных медью вольфрамовых зерен (температура, при которой происходит полное смачивание вольфрама медью, составляет 1350°С). Следствием этого является повышенная себестоимость изделий и неоправданные технологические потери на брак.
Известен также способ изготовления деталей из псевдосплавных материалов для производства корпусов электронных устройств (патент США №20100092327, опубл. 15.04.2010, МПК B22F/24). В данном способе, принятом за прототип, вольфрамовый или молибденовый порошок, смешанный с пластификатором, прессуют в компактные заготовки и спекают их в защитной среде до получения требуемого уровня пористости. Спеченные пористые вольфрамовые или молибденовые заготовки приводят в контакт с предварительно рассчитанным количеством меди, взятым с избытком, и при температуре выше температуры плавления меди осуществляют процесс пропитки. Далее пропитанные медью вольфрамовые или молибденовые заготовки обрабатываются в химическом растворе с целью удаления с их поверхности избытка меди.
Недостатки способа заключаются в невозможности получения изделий с максимальной относительной плотностью и отсутствием анизотропии физических свойств.
Техническим результатом изобретения является увеличение относительной плотности изделий и обеспечение отсутствия анизотропии физических свойств.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь, включающем приготовление вольфрамовой шихты, прессование заготовок, спекание заготовок с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком, пропитку заготовки медью и ее охлаждение, пропитанную заготовку охлаждают от температуры пропитки до температуры кристаллизации меди, при этом в пропитанной заготовке создают градиент температуры, направленный к области расположения избытка меди от противоположной стороны заготовки с обеспечением остывания заготовки со стороны, противоположной указанной области.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Спрессованная из порошков вольфрама заготовка помещается в зону нагрева водородной печи. По мере ее нагрева происходит припекание порошинок, постепенно образуется каркас из тугоплавкой фазы, обретающий требуемую конечную пористость. На этапе жидкофазной пропитки при температуре, превышающей температуру плавления меди, заготовка представляет собой вольфрамовую «губку», поры которой заполнены жидкой медью. Следующий этап - остывание пропитанной заготовки.
Для выяснения физических явлений, протекающих при остывании спеченной заготовки, условно выделим отдельную пору в тугоплавком каркасе, заполненную жидкой медью при пограничной температуре между жидким и твердым состоянием. При кристаллизации плотность меди возрастает с 8 г/см3 до 8,92 г/см3, т.е. объем фиксированного количества меди уменьшается и в поре возникнет некоторая часть объема, не занятого медью. Если в приграничной области с выделенной порой существует область с расплавленной медью, то возникший свободный объем под действием капиллярных сил будет заполняться. При отсутствии расплавленной меди в теле остывшей заготовки останется некоторый свободный объем, т.е. пропитанное изделие будет пористым.
Если заготовка начинает остывать с области, в которой расположен избыток меди, то подпитка возникающих свободных объемов в каждой из пор каркаса станет невозможной.
При температуре кристаллизации меди ее относительный объем равен отношению плотностей меди в твердом ρтв и жидком ρж состояниях:
При последующем охлаждении относительный объем меди и пор уменьшаются пропорционально коэффициентам линейного термического расширения меди и молибдена соответственно.
Объем пор при Т=298 К относительно объема пор при Т=1353 К:
Объем меди при Т=298 К относительно объема меди при Т=1353 К:
Объем меди при Т=298 К относительно объема пор при Т=1353 К:
Не заполненная медью пористость при комнатной температуре в случае отсутствия подпитки вычисляется следующим образом:
Допустим, что требуется изготовление заготовки весом 100 г из псевдосплава МД40, в котором 60% весовых составляет молибден и 40% весовых - медь. На стадии пропитки, когда плотность жидкой меди равна 8 г/см3, объем 40 г меди составит 5см3. Это значит, что объем пор в молибденовом каркасе тоже равен 5 см3. Объем 60 г молибдена равен 5,87 см3, исходя из чего общий объем заготовки составит 10,87 см3, а ее пористость - 46%. После остывания до комнатной температуры 10,32% исходного объема пор молибденового каркаса останется не заполненным медью, т.е. остаточная пористость изделия составит 0,1032⋅0,46=0,0475, или 4, 75%.
Таким образом, полученное изделие содержит поры и участки не смоченного медью вольфрама или молибдена, что не позволяет получать на его поверхности качественные защитные покрытия и сплошные паяные слои, приводит к анизотропии физических параметров.
Если пористый каркас начинает остывать со стороны, противоположной области расположения избытка меди, то создается возможность постоянной подпитки жидкой медью возникающих пустот, и конечная плотность изделия будет равна теоретически достижимой.
Предлагаемый способ изобретения осуществляют следующим образом.
Порошок вольфрама или молибдена смешивают с пластификатором, например раствором поливинилового спирта. Требуемое количество смеси прессуют в стальной пресс-форме, получая заданную геометрию прессовки. Путем нагрева в защитной водородосодержащей среде удаляют пластификатор и спекают до необходимой пористости. После спекания получают вольфрамовый или молибденовый каркас.
Для пропитки вольфрамовый или молибденовый каркас, а также заранее подготовленную навеску меди размещают в молибденовом поддоне, приводя их в контакт. При этом поверхность молибденового поддона должна быть защищена слоем материала, не смачиваемого медью, например, порошком оксида алюминия. Область предполагаемого размещения избытка меди закрывают теплоизолирующим экраном, который обеспечивает требуемый градиент температуры на этапе остывания пропитанного изделия. Молибденовый поддон с установленными заготовками помещают в печь с защитной атмосферой и производят пропитку при температуре, превышающей температуру плавления меди.
Пример 1. Из промышленного порошка молибдена с 2% раствором поливинилового спирта в качестве пластификатора готовили смесь, которую прессовали в цилиндры с размерами ∅26×30,5 мм весом 103 г. В едином цикле удаляли пластификатор, а затем спекали в защитной атмосфере водорода при температуре 1723 К до получения молибденовых каркасов с пористостью 17%. Из медного порошка прессовали цилиндрические навески меди ∅22 мм и весом 22 г каждая. На молибденовом поддоне, защищенном слоем порошка оксида алюминия, устанавливали навески меди, а сверху на них - спеченные молибденовые каркасы. На каждую сборку меди и молибдена надевался цилиндр аз алюмооксидной керамики внутренним диаметром 25 мм, высотой 10 мм и толщиной стенки 6 мм.
Пропитывали каркасы в среде водорода при температуре 1573 К. После пропитки поддон с изделиями продвигался в холодильник с проточным холодным водородом. Вследствие воздействия силы тяжести избыток меди располагался внизу каркаса и был теплоизолирован цилиндром из алюмооксидной керамики. Теплоизоляция избытка меди и охлаждающее действие потока водорода создавали градиент температуры, направленный от области размещения избытка меди к противоположной поверхности изделия.
Полученные изделия представляли собой псевдосплавные цилиндры состава Мо 85%-Cu 15% с относительной плотностью 99,6-100%.
Пример 2. Аналогично примеру 1, за исключением того, что вместо теплоизолирующих цилиндров применялась засыпка алундовым (Al2O3) порошком.
Применение заявляемого способа производства изделий из псевдосплавных материалов вольфрам-медь и молибден-медь позволяет получать детали с плотностью до 99,6-100% теоретической, отсутствием анизотропии свойств и сниженной себестоимостью. При выпуске 200 кг деталей в месяц годовой экономический эффект превысит 23 млн руб.
Claims (1)
- Способ изготовления изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь, включающий приготовление вольфрамовой шихты, прессование заготовок, спекание заготовок с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком, пропитку заготовки медью и ее охлаждение, отличающийся тем, что пропитанную заготовку охлаждают от температуры пропитки до температуры кристаллизации меди, при этом в пропитанной заготовке создают градиент температуры, направленный к области расположения избытка меди от противоположной стороны заготовки с обеспечением остывания заготовки со стороны, противоположной указанной области.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138385A RU2607478C1 (ru) | 2015-09-08 | 2015-09-08 | Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138385A RU2607478C1 (ru) | 2015-09-08 | 2015-09-08 | Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016146457A Division RU2628233C1 (ru) | 2016-11-23 | 2016-11-23 | Способ изготовления изделий из псевдосплавов молибден-медь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2607478C1 true RU2607478C1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015138385A RU2607478C1 (ru) | 2015-09-08 | 2015-09-08 | Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2607478C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113976885A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-28 | 西安瑞福莱钨钼有限公司 | 一种钨铜功能梯度材料的制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2243855C1 (ru) * | 2003-06-24 | 2005-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ изготовления изделий на основе псевдосплава вольфрам-медь |
EP1138420B1 (en) * | 2000-03-29 | 2006-07-05 | Osram Sylvania Inc. | Molybdenum-copper composite powder and production and processing thereof to form a pseudoalloy |
US20100092327A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Torrey Hills Technologies, Llc | Process For Making Copper Tungsten And Copper Molybdenum Composite Electronic Packaging Materials |
RU2460610C1 (ru) * | 2011-07-12 | 2012-09-10 | Михаил Валерьевич Инюхин | Способ изготовления изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь и молибден-медь |
-
2015
- 2015-09-08 RU RU2015138385A patent/RU2607478C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1138420B1 (en) * | 2000-03-29 | 2006-07-05 | Osram Sylvania Inc. | Molybdenum-copper composite powder and production and processing thereof to form a pseudoalloy |
RU2243855C1 (ru) * | 2003-06-24 | 2005-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ изготовления изделий на основе псевдосплава вольфрам-медь |
US20100092327A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | Torrey Hills Technologies, Llc | Process For Making Copper Tungsten And Copper Molybdenum Composite Electronic Packaging Materials |
RU2460610C1 (ru) * | 2011-07-12 | 2012-09-10 | Михаил Валерьевич Инюхин | Способ изготовления изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь и молибден-медь |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113976885A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-28 | 西安瑞福莱钨钼有限公司 | 一种钨铜功能梯度材料的制备方法 |
CN113976885B (zh) * | 2021-10-29 | 2023-08-08 | 西安瑞福莱钨钼有限公司 | 一种钨铜功能梯度材料的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Baumgärtner et al. | Industrialization of powder compact toaming process | |
Konopka et al. | Fabrication of Al2O3–Al composites by infiltration method and their characteristic | |
Matijasevic et al. | Improvement of aluminium foam technology by tailoring of blowing agent | |
Ghosh et al. | Influence of size and volume fraction of SiC particulates on properties of ex situ reinforced Al–4.5 Cu–3Mg metal matrix composite prepared by direct metal laser sintering process | |
US8480783B2 (en) | Sintered porous metal body and a method of manufacturing the same | |
KR102140641B1 (ko) | 비정질 상을 갖는 금속 합금으로 부품을 생산하는 방법 | |
Michailidis et al. | Establishment of process parameters for producing Al-foam by dissolution and powder sintering method | |
Stanev et al. | Open-cell metallic porous materials obtained through space holders—Part I: Production methods. A review | |
RU2550670C2 (ru) | Способ изготовления металлического изделия лазерным цикличным нанесением порошкового материала и установка для его осуществления | |
JPH04231403A (ja) | 発泡可能な金属体の製造方法 | |
Montes et al. | A one-dimensional model of the electrical resistance sintering process | |
US20160193653A1 (en) | Forming a Metal Component | |
JP3497461B2 (ja) | 多孔性金属の製造方法 | |
Hangai et al. | Compression properties of Al/Al–Si–Cu alloy functionally graded aluminum foam fabricated by friction stir processing route | |
Huo et al. | Preparation of open-celled aluminum foams by counter-gravity infiltration casting | |
CN107217168A (zh) | 一种熔渗法氧化锆‑铜复合金属陶瓷及其制备方法 | |
RU2607478C1 (ru) | Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь | |
Liu et al. | Effect of powder metallurgy synthesis parameters for pure aluminium on resultant mechanical properties | |
RU2628233C1 (ru) | Способ изготовления изделий из псевдосплавов молибден-медь | |
JP2019508662A (ja) | 潜熱蓄熱器を製造する方法および潜熱蓄熱器 | |
JPH0784352B2 (ja) | 傾斜機能材の製造方法 | |
RU2319580C2 (ru) | Способ изготовления тонкостенных изделий или изделий с внутренней полостью из композита на основе карбида | |
Shinagawa | Shape change and pore distribution in aluminum powder compacts by graded foaming | |
JP3895292B2 (ja) | 金属発泡体の製造方法 | |
CN103436753A (zh) | 硅铝合金熔体的变质剂及利用该变质剂的硅铝合金制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170909 |