RU2609153C2 - Способ получения высокопористого ячеистого материала - Google Patents
Способ получения высокопористого ячеистого материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2609153C2 RU2609153C2 RU2015123420A RU2015123420A RU2609153C2 RU 2609153 C2 RU2609153 C2 RU 2609153C2 RU 2015123420 A RU2015123420 A RU 2015123420A RU 2015123420 A RU2015123420 A RU 2015123420A RU 2609153 C2 RU2609153 C2 RU 2609153C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- suspension
- powders
- amount
- cellular material
- 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
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
-
- 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
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
- B22F3/1115—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising complex forms, e.g. honeycombs
-
- 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
- C22C1/08—Alloys with open or closed pores
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению высокопористого ячеистого материала. Способ включает приготовление суспензии из смеси порошков и раствора органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, сушку полученной заготовки, удаление из нее нагреванием органических веществ с последующим спеканием. Смесь порошков готовят из высокочистого железа, легированного хромом в количестве от 5 до 20 мас.% и измельченного до среднего размера частиц 2-5 мкм, и ультрадисперсного порошка кобальта в количестве 1,2-2,0 мас.%. Обеспечивается упрощение процесса получения высокопористого ячеистого материала, обладающего необходимой прочностью для транспортировки. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам упрочнения заготовок, предназначенных для изготовления высокопористого проницаемого ячеистого материала (ВПЯМ) на основе жаростойкого сплава, используемого в условиях высоких температур и агрессивных сред в качестве фильтра, носителя катализаторов, шумопоглотителя, теплообменника, конструкционного материала. Может найти применение в энергетике, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение касается шликерной (суспензионной) технологии получения металлических высокопористых проницаемых ячеистых материалов, в частности ее разновидности - метода дублирования полимерной матрицы.
Известен способ получения открытоячеистого пеноматериала на основе железо-хром-алюминий-иттриевого (FeCrAlY) сплава (производитель Porvair Fuel Cell Technology, Inc. / Hendersonville, N.C.), применяемого в качестве материала излучающей горелки (Патент US 2008227044, МПК F23D 14/16, опубл. 18.09.2008 г.) и в качестве фильтра и носителя катализатора в выхлопном устройстве дизельных двигателей (Патент US 7673448, МПК B01D 50/00, опубл. 09.03.2010 г.). Согласно патенту US 2008227044 открытоячеистый пеноматериал на основе FeCrAlY-сплава получают следующим образом: пенополиуретан, пропитанный и насыщенный прекурсорами металлической пены, удаляют при нагревании. Далее металлические частицы получаемого FeCrAlY-сплава связывают вместе в процессе спекания. На практике пенополиуретан покрывают металлической композицией, содержащей растворитель, позволяющий транспортировать металлические частицы в объем полимерной пены, поверхностно-активные вещества, спекающие и связующие добавки и другие вспомогательные компоненты, обеспечивающие смачиваемость пенополимера. После того как пенополиуретан насыщен необходимым количеством металлической композиции (композиция должна покрывать все внутренние перемычки полимера), имеющиеся в композиции летучие органические компоненты удаляют и металлические частицы сплавляют вместе при спекании, получая металлический открытоячеистый пеноматериал, являющийся репликой полимерной пены. Более подробные детали производства указанного открытоячеистого пеноматериала являются ноу-хау фирмы Porvair Fuel Cell Technology, Inc. (Hendersonville, N.C.). Полученный открытоячеистый пеноматериал, содержит, мас.%: Fe - 70, Cr - 25, Al - 5, Y ~ 1, включает от 1 до 150 пор на дюйм, обладает плотностью 2-25% от теоретической плотности, выдерживает нагрев в окислительной среде до 900 С.
Известен способ получения высокопористого хромаля, приведенный в примере 4 патента RU 2300444 (МПК B22F 3/11, C22C 1/08, опубл. 10.06.2007 г.). Указанный способ включает следующие стадии: приготовление суспензии из смеси порошков, состав и процентное содержание которой соответствуют получаемым сплавам, и водного раствора клеящего органического вещества - поливинилового спирта; нанесение суспензии на пористый полимерный материал, например пенополиуретан; удаление нагреванием органических веществ в восстановительной атмосфере со скоростью нагрева 100-200 град./ч при температуре 150-700°C с получением заготовки; спекание заготовки с выдержкой в течение 2 ч при температуре 1250°C. Согласно патенту RU 2300444 при получении высокопористого хромаля с целью предотвращения выплавления легкоплавкого алюминия его вводят в смесь порошков в составе твердого раствора, содержащего 50 мас.% алюминия и 50 мас.% железа (ферроалюминий Fe50A150). Содержание ПВС в водном растворе, используемом для приготовления суспензии, составляет 7 мас.%, соотношение масс смеси порошков и водного раствора ПВС в суспензии - 100/20. В результате осуществления способа получают ВПЯМ на основе хромаля следующего состава: мас.%: Fe - 72, Cr - 23, Al - 5. Полученный материал имеет плотность 4,4 г/см3 и пористость 94,5%.
Недостатком указанного способа является низкая прочность заготовки ВПЯМ на основе хромаля на стадии начальной термообработки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения ВПЯМ (пат. РФ №2497631 МПК B22F 3/11, опубл. 31.07.2012 г.), включающий приготовление суспензии из смеси порошков и раствора органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ из заготовки и последующее ее спекание. В качестве исходного порошка используют высоколегированный сплав, например Х60Ю20, который предварительно измельчают до среднего размера частиц 0,6-1,4 мкм, затем смешивают в смесителе с порошками железа в количестве 30 масс. % и дополнительно введенных добавок ультрадисперсного кобальта в количестве 1,5-2,0 мас.%, наноразмерного никеля в количестве 0,5-0,6 мас.% в виде прекурсора в течение 24-32 часов с получением смеси порошков с относительной плотностью укладки 0,5-0,6, а удаление органических веществ проводят с выдержками при Т=270-280°C продолжительностью не менее 2-х часов и проводят спекание не менее 2-х часов при Т=1280°C, нагрев не менее 32 часов и охлаждение не менее 24 часов соответственно.
Указанный способ - ближайший аналог предлагаемого изобретения.
Недостатками способа-прототипа является сложность процесса, использование дорогостоящих компонентов.
Задачей создания изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно упрощение и удешевление процесса получения ВПЯМ.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ получения высокопористого ячеистого материала, включающий приготовление суспензии из смеси порошков и раствора органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ из заготовки с последующим ее спеканием, и отличительных существенных признаков, таких как - в качестве исходного порошка используют высокочистое железо, легированное хромом с содержанием от 5 до 20 мас.%, которое подвергают измельчению до среднего размера частиц 2-5 мкм, затем добавляют ультрадисперсный порошок кобальта в количестве 1,2-2,0 мас.%, с последующим шликерованием и сушкой образцов известными методами и их спеканием.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - упрощение и удешевление процесса получения ВПЯМ.
Неочевидное для специалиста использование в процессе высокочистого железа, легированного хромом с содержанием до 20 мас.%, измельченного до среднего размера частиц 2-5 мкм, позволяет получить ВПЯМ простым, удобным и недорогим способом.
При наличии хрома в высокочистом железе менее 5 мас.% снижаются значения жаропрочности и жаростойкости, если более 20 мас.%, то резко увеличивается стоимость исходного сырья при изготовлении ВПЯМ. Высокочистое железо, измельченное до среднего значения частиц 2 мкм, выбрано опытным путем, а измельченное до размера частиц более 5 мкм не удовлетворяет условиям спекания.
Добавка 1,5-2,0 мас.% порошка ультрадисперсного кобальта, полученного химическим восстановлением и имеющего средний размер частиц 0,4 мкм (определен с помощью оптического микроскопа), имеет двойное назначение: повышает жаропрочность получаемого ВПЯМ и прочность заготовки на стадии начальной термообработки. Применение менее 1,5 мас.% порошка ультрадисперсного кобальта не оказывает влияния на прочность заготовки, а более 2,0 мас.% - экономически нецелесообразно. Введение 2,0 мас.% порошка ультрадисперсного кобальта на стадии смешивания предварительно измельченного высокочистого железа, легированного хромом, приводит к увеличению предела прочности на сжатие заготовки до 130 КПа, что обеспечивает необходимую прочность заготовки при транспортировке.
Таким образом, неочевидное использование высокочистого железа, легированного хромом, исключение ряда исходных веществ, операций и режимов из процесса прототипа позволяет получить ВПЯМ простым, удобным и недорогим способом.
Изобретение иллюстрируется нижеприведенным примером.
Пример
В качестве исходного материала порошка используют высокочистое железо, легированное хромом с содержанием 12,5 мас.%, и ультрадисперсный порошок кобальта. Шихта изготавливается в вибромельнице MB - 0,005. В результате размола получаем шихту с процентным содержанием: высокочистое железо - 98,5% и ультрадисперсный порошок кобальта - 1,5%. Средний размер частиц шихты получаем от 2 до 5 мкм.
На следующем этапе проводим шликерование пластин ППУ (пенополиуретан). Пластины ППУ пропитываем шликером - шихта и поливиниловый спирт 7% в водном растворе. Для равномерного распределения шликера в пластине ППУ пропускают их через валки. Далее высушивают их при комнатной температуре в течение 24 часов.
Для удаления органических веществ образцы подвергают температурной обработке - время выдержки при Т=720-730°C не менее 1 часа.
Затем образцы спекают с выдержкой не менее 2 часов и Т=1270°C. Нагрев не менее 32 часов и охлаждение не менее 24 часов соответственно.
Claims (1)
- Способ получения высокопористого ячеистого материала, включающий приготовление суспензии из смеси порошков и раствора органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, сушку полученной заготовки, удаление из нее нагреванием органических веществ с последующим спеканием, отличающийся тем, что смесь порошков готовят из высокочистого железа, легированного хромом в количестве от 5 до 20 мас.% и измельченного до среднего размера частиц 2-5 мкм, и ультрадисперсного порошка кобальта в количестве 1,2-2,0 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123420A RU2609153C2 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения высокопористого ячеистого материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015123420A RU2609153C2 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения высокопористого ячеистого материала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015123420A RU2015123420A (ru) | 2017-01-10 |
RU2609153C2 true RU2609153C2 (ru) | 2017-01-30 |
Family
ID=57955427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015123420A RU2609153C2 (ru) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Способ получения высокопористого ячеистого материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2609153C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5881353A (en) * | 1994-03-31 | 1999-03-09 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Method for producing porous bodies |
RU2213645C2 (ru) * | 2001-09-05 | 2003-10-10 | Вишняков Анатолий Васильевич | Ячеисто-каркасный материал с открыто-пористой структурой и способ его получения |
US6926969B2 (en) * | 2001-10-11 | 2005-08-09 | Inco Limited | Process for the production of sintered porous bodies |
RU2300444C2 (ru) * | 2005-07-13 | 2007-06-10 | Государственное научное учреждение "Научный центр порошкового материаловедения" | Способ получения высокопористых сплавов |
RU2464127C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-10-20 | Владимир Никитович Анциферов | Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля |
RU2497631C1 (ru) * | 2012-07-31 | 2013-11-10 | Герман Алексеевич Цой | Способ получения высокопористого ячеистого материала |
-
2015
- 2015-06-15 RU RU2015123420A patent/RU2609153C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5881353A (en) * | 1994-03-31 | 1999-03-09 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Method for producing porous bodies |
RU2213645C2 (ru) * | 2001-09-05 | 2003-10-10 | Вишняков Анатолий Васильевич | Ячеисто-каркасный материал с открыто-пористой структурой и способ его получения |
US6926969B2 (en) * | 2001-10-11 | 2005-08-09 | Inco Limited | Process for the production of sintered porous bodies |
RU2300444C2 (ru) * | 2005-07-13 | 2007-06-10 | Государственное научное учреждение "Научный центр порошкового материаловедения" | Способ получения высокопористых сплавов |
RU2464127C1 (ru) * | 2011-03-30 | 2012-10-20 | Владимир Никитович Анциферов | Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля |
RU2497631C1 (ru) * | 2012-07-31 | 2013-11-10 | Герман Алексеевич Цой | Способ получения высокопористого ячеистого материала |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015123420A (ru) | 2017-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Queheillalt et al. | Synthesis of stochastic open cell Ni-based foams | |
EP1341739B1 (de) | Offenzellige siliciumcarbid-schaumkeramik und verfahren zu ihrer herstellung | |
US20090096121A1 (en) | Method of producing open-cell inorganic foam | |
EP2939762B1 (en) | Porous aluminum body and manufacturing method therefor | |
US20100028710A1 (en) | Open cell porous material and method for producing same | |
JP2003119085A (ja) | 炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質構造材及びその製造方法 | |
JP2000510807A (ja) | 焼結発泡体の安定化及び開気胞焼結発泡体の製造 | |
CN111804917A (zh) | 基于元素反应/扩散原理的提升“金属升华造孔法”造孔效率的方法 | |
CN105803239A (zh) | 一种微孔径、高孔隙率镍铬钼多孔材料的制备方法 | |
RU2464127C1 (ru) | Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля | |
RU2609153C2 (ru) | Способ получения высокопористого ячеистого материала | |
KR100808976B1 (ko) | 다공성 세라믹스 및 그 제조방법 | |
KR101350150B1 (ko) | 금속 다공체 및 그 제조방법 | |
DE102015224588A1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines porösen Formkörpers | |
RU2497631C1 (ru) | Способ получения высокопористого ячеистого материала | |
US8703027B2 (en) | Making carbon articles from coated particles | |
Bock-Seefeld et al. | Fabrication of Carbon‐Bonded Alumina Filters by Additive‐Manufactured, Water‐Soluble Polyvinyl Alcohol Filter Templates and Alginate‐Based Slips | |
CN102921238B (zh) | 用于过滤熔融金属的过滤器及其制造方法 | |
RU2555265C2 (ru) | Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля | |
RU2765971C1 (ru) | Способ получения материала с разноуровневой пористостью на основе порошков гематита | |
JP4300045B2 (ja) | 金属酸化物の微小球の製造方法 | |
KR20020074851A (ko) | 개포형 금속포움 제조방법 | |
RU2759860C1 (ru) | Способ получения высокопористого ячеистого материала | |
CN107399971A (zh) | 一种碳化硼陶瓷微球制备方法 | |
KR20090055880A (ko) | 개포형의 금속 중공구 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180616 |