RU2705837C1 - Composition of additive articles production - Google Patents

Composition of additive articles production Download PDF

Info

Publication number
RU2705837C1
RU2705837C1 RU2018142564A RU2018142564A RU2705837C1 RU 2705837 C1 RU2705837 C1 RU 2705837C1 RU 2018142564 A RU2018142564 A RU 2018142564A RU 2018142564 A RU2018142564 A RU 2018142564A RU 2705837 C1 RU2705837 C1 RU 2705837C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cobalt
powder
production
additive
chrome
Prior art date
Application number
RU2018142564A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Викторович Агеев
Александр Юрьевич Алтухов
Екатерина Владимировна Агеева
Сергей Владимирович Хардиков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2018142564A priority Critical patent/RU2705837C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2705837C1 publication Critical patent/RU2705837C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy. It can be used for production of articles by additive technologies from cobalt-chrome powder materials under conditions of mass, serial and single production. Powder of cobalt-chrome alloy for production of additive articles has average particle size of 35.69 mcm, obtained by electro-erosion dispersion of cobalt-chrome alloy of grade KHMS in butyl alcohol at voltage on electrodes of 100-120 V, pulse repetition frequency of 100–120 Hz and capacity of discharge capacitors of 45 mcF.
EFFECT: higher physical and chemical properties.
1 cl, 3 dwg, 6 tbl, 3 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для производства изделий аддитивными технологиями из кобальтохромовых порошковых материалов в условиях массового, серийного и единичного производства.The present invention relates to the field of powder metallurgy and can be used for the manufacture of products by additive technologies from cobalt-chrome powder materials in the conditions of mass, serial and single production.

Известен способ получения композитного порошка на основе системы титан - ниобий, включающий помещение порошка титана в количестве 60 мас. % и порошка ниобия в количестве 40 мас. % в планетарную мельницу. Также в камеру добавляются стальные мелющие шары. Для предотвращения слипания порошка в камеру добавляют небольшое количество поваренной соли NaCl. Затем для обеспечения так называемой механической сварки, планетарная мельница вращается со скоростью 250 об/мин. Процесс продолжается в течение 40 часов с остановками через каждые 15 минут для охлаждения камеры. В результате получают композитный порошок состава TiNb (40 мас. %).[2].A known method of producing a composite powder based on a titanium-niobium system, comprising placing titanium powder in an amount of 60 wt. % and niobium powder in an amount of 40 wt. % to the planetary mill. Steel grinding balls are also added to the chamber. A small amount of sodium chloride is added to the chamber to prevent powder from sticking together. Then, to ensure the so-called mechanical welding, the planetary mill rotates at a speed of 250 rpm. The process continues for 40 hours with stops every 15 minutes to cool the chamber. The result is a composite powder of the composition TiNb (40 wt.%). [2].

Основным недостатком указанного способа является очень большая длительность получения композитного порошка на основе системы TiNb (40 мас. %) с однородным распределением структурных составляющих по всему объему частицы ввиду низкоэнергетической механоактивации, а также нежелательное наличие в композите поваренной соли NaCl.The main disadvantage of this method is the very long duration of obtaining a composite powder based on the TiNb system (40 wt.%) With a uniform distribution of structural components throughout the particle volume due to low-energy mechanical activation, as well as the undesirable presence of sodium chloride in the composite.

Ближайшим техническим решением является способ приготовления шихты для твердых сплавов на основе карбида вольфрама.Изобретение относится к производству металлокерамических твердых сплавов на основе карбидов тугоплавких металлов, которые используются как износостойкие материалы, режущий инструмент, эрозионностойкие, жаропрочные покрытия. Смесь порошков вольфрама, углерода и кобальта, взятых в соотношениях, отвечающих составу сплава ВК-6, подвергают механической обработке в механохимическом реакторе при ускорении 40 … 60 g в течение 10 - 30 мин).[3].The closest technical solution is a method of preparing a charge for tungsten carbide-based carbides. The invention relates to the production of cermet carbides based on carbides of refractory metals, which are used as wear-resistant materials, cutting tools, erosion-resistant, heat-resistant coatings. A mixture of tungsten, carbon and cobalt powders, taken in proportions corresponding to the composition of VK-6 alloy, is subjected to mechanical treatment in a mechanochemical reactor at an acceleration of 40 ... 60 g for 10-30 minutes) [3].

Задача предлагаемого изобретения состоит в получении качественного состава шихты для улучшения физико-механических свойств изделий, полученных аддитивными технологиями из кобальтохромовых порошковых материалов.The objective of the invention is to obtain a high-quality composition of the mixture to improve the physico-mechanical properties of products obtained by additive technologies from cobalt-chrome powder materials.

Поставленная задача решается тем, что порошок кобальтохромового сплава для производства аддитивных изделий, имеющий средний размер частиц 35,69 мкм, получен путем электроэрозионного диспергирования кобальтохромового сплава марки КХМС в бутиловом спирте при напряжении на электродах 100-120 В, частоте следования импульсов 100-120 ГЦ и емкости разрядных конденсаторов 45 мкф.The problem is solved in that the cobalt-chrome alloy powder for the manufacture of additive products having an average particle size of 35.69 microns was obtained by electroerosive dispersion of the KHMS cobalt-chrome alloy in butyl alcohol at an electrode voltage of 100-120 V, pulse repetition rate of 100-120 Hz and capacitances of discharge capacitors 45 microfarads.

Технологическая установка для получения порошков из токопроводящих сплавов состоит из источника питания искровыми разрядами, реактора и системы управления. В реакторе между электродами находятся гранулы − куски сплава произвольной формы и размеров. Электроды изготавливаются из диспергируемого материала. Межэлектродный промежуток заполняется бутиловым спиртом так, что слой гранул погружен в эту жидкость. The technological plant for producing powders from conductive alloys consists of a spark source power supply, a reactor, and a control system. In the reactor between the electrodes are granules - pieces of an alloy of arbitrary shape and size. The electrodes are made of dispersible material. The interelectrode gap is filled with butyl alcohol so that the granule layer is immersed in this liquid.

Соприкасаясь, гранулы образуют множество электрических контактов, соединенных в межэлектродном промежутке последовательно-параллельно. Один разрядный импульс между электродами вызывает в слое гранул, погруженных рабочую жидкость, искрение во многих местах. В местах контакта материал гранул может быть не только расплавлен, но и доведен до более высоких температур, при которых возможно испарение и взрывное удаление материала. При этом частицы вещества отрываются от поверхности гранул и мгновенно охлаждаются жидкостью. В результате электрической эрозии возникают частицы преимущественно сферической формы.In contact, the granules form many electrical contacts connected in series in parallel between the electrode gap. One discharge pulse between the electrodes causes sparking in many places in the layer of granules immersed in the working fluid. At the points of contact, the material of the granules can be not only melted, but also brought to higher temperatures, at which evaporation and explosive removal of the material is possible. In this case, the particles of the substance come off the surface of the granules and are instantly cooled by a liquid. As a result of electrical erosion, particles of a predominantly spherical shape arise.

Пример 1.Example 1

На установке (Пат. 2449859 Российская Федерация, МПК С22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов [Текст] / Агеев Е.В. и [др.]; заявитель и патентообладатель Юго-Зап. гос. ун-т. – № 2010104316/02; заявл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13) диспергировалисплав марки КХМС в бутиловом спирте при следующих режимах: напряжение на электродах U=100…120 В, частота следования импульсов

Figure 00000001
=100…120 Гц, емкость разрядных конденсаторов C=45 мкФ.On the installation (Pat. 2449859 Russian Federation, IPC С22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Installation for producing nanodispersed powders from conductive materials [Text] / Ageev E.V. et al.; Applicant and patent holder of the Southwestern state university - No. 2010104316/02; application 08.02.2010; publ. 05/10/2012, Bull. No. 13) dispersed the KHMS alloy in butyl alcohol under the following conditions: voltage at electrodes U = 100 ... 120 V, pulse repetition rate
Figure 00000001
= 100 ... 120 Hz, the capacitance of discharge capacitors C = 45 μF.

Аддитивные изделия получали при температуре 1100 °С.Химический состав изделия представлен в табл. 1.Additive products were obtained at a temperature of 1100 ° C. The chemical composition of the product is presented in table. one.

Таблица 1Table 1

Элементный состав полученного изделияThe elemental composition of the resulting product

ЭлементElement Массовая доля, %Mass fraction,% ОABOUT 2,442.44 SiSi 0,940.94 MoMo 4,304.30 CrCr 26,5126.51 FeFe 0,420.42 CoCo 62,1362.13 NiNi 3,263.26 Итого:Total: 100,00100.00

Снимок микроструктуры и элементный состав полученного изделия на растровом электронном микроскопе «Quanta 600 FEG» представлены на фигуре1 и фигуре. Результаты исследования пористости образца металлографическим методом приведены в таблице 2 и на фигуре 3.A snapshot of the microstructure and elemental composition of the obtained product using a Quanta 600 FEG scanning electron microscope are shown in FIG. 1 and FIG. The results of the study of the porosity of the sample by the metallographic method are shown in table 2 and figure 3.

Таблица 2table 2

Пористость (металлографический метод)Porosity (metallographic method)

Образец, ºСSample, ºС Площадь анализа, кв.мкмAnalysis area, sq. Km Пористость, %Porosity,% Dmin D min Dmax D max Dmed D med 11001100 75310,175310.1 0,780.78 0,10.1 5,25.2 0,30.3

Результаты исследования микротвердости представлены в табл. 3. Установлено, что среднее значение микротвердости составляет 10927 МПа.The results of the study of microhardness are presented in table. 3. It was found that the average microhardness is 10927 MPa.

Таблица 3Table 3

Микротвердость по ВиккерсуVickers microhardness

Твердость по ВиккерсуVickers hardness Образец, ºСSample, ºС 11001100 1one 963963 22 963963 33 10031003 44 10911091 55 13941394 66 11751175 77 10171017 88 10451045 9nine 13071307 1010 11931193 Среднее значение (единицы измерения)Average value (units) 11151115 МПаMPa 1092710927 ГПаGPa 10,92710,927

Для производства аддитивных изделий из кобальтохромового порошка следует применять данные параметры работы установки, т.к. при этих режимах достигаются высокие физико-механические свойства изделия.For the production of additive products from cobalt-chrome powder, these installation parameters should be used, since under these conditions, high physical and mechanical properties of the product are achieved.

Пример 2.Example 2

На установке (Пат. 2449859 Российская Федерация, МПК С22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов [Текст] / Агеев Е.В. и [др.]; заявитель и патентообладатель Юго-Зап. гос. ун-т. – № 2010104316/02; заявл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13) диспергировалисплав марки КХМС в бутиловом спирте при следующих режимах: напряжение на электродах U=100…120 В, частота следования импульсов

Figure 00000001
=100…120 Гц, емкость разрядных конденсаторов C=45 мкФ.On the installation (Pat. 2449859 Russian Federation, IPC С22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Installation for producing nanodispersed powders from conductive materials [Text] / Ageev E.V. et al.; Applicant and patent holder of the Southwestern state university - No. 2010104316/02; application 08.02.2010; publ. 05/10/2012, Bull. No. 13) dispersed the KHMS alloy in butyl alcohol under the following conditions: voltage at electrodes U = 100 ... 120 V, pulse repetition rate
Figure 00000001
= 100 ... 120 Hz, the capacitance of discharge capacitors C = 45 μF.

Аддитивные изделия получали при температуре 1000 °С. Химический состав изделия представлен в табл. 4.Additive products were obtained at a temperature of 1000 ° C. The chemical composition of the product is presented in table. 4.

Таблица 4Table 4

Элементный состав полученного изделияThe elemental composition of the resulting product

ЭлементElement Массовая доля, %Mass fraction,% ОABOUT 2,322,32 SiSi 1,171.17 MoMo 4,344.34 CrCr 26,2526.25 FeFe 0,410.41 CoCo 62,2462.24 NiNi 3,273.27 Итого:Total: 100,00100.00

Снимок микроструктуры и элементный состав полученного изделия на растровом электронном микроскопе «Quanta 600 FEG» представлены на фигуре 1. Результаты исследования пористости образца металлографическим методом приведены в таблице 5.A snapshot of the microstructure and elemental composition of the obtained product using a Quanta 600 FEG scanning electron microscope are presented in Figure 1. The results of the study of the porosity of the sample by the metallographic method are shown in Table 5.

Таблица 5Table 5

Пористость (металлографический метод)Porosity (metallographic method)

Образец, ºСSample, ºС Площадь анализа, кв.мкмAnalysis area, sq. Km Пористость, %Porosity,% Dmin D min Dmax D max Dmed D med 10601060 77217,877217.8 3,313.31 0,70.7 10,710.7 0,90.9

Результаты исследования микротвердости представлены в табл. 6. Установлено, что среднее значение микротвердости составляет 8663 МПа.The results of the study of microhardness are presented in table. 6. It was found that the average microhardness is 8663 MPa.

Таблица 6Table 6

Микротвердость по ВиккерсуVickers microhardness

Твердость по ВиккерсуVickers hardness Образец, ºСSample, ºС 10001000 1one 950950 22 976976 33 11401140 44 976976 55 10171017 66 824824 77 878878 88 655655 9nine 658658 1010 765765 Среднее значение (единицы измерения)Average value (units) 884884 МПаMPa 86638663 ГПаGPa 8,6638,663

Для производства аддитивных изделий из кобальтохромового порошка не следует применять данные параметры работы установки, т.к. при этих режимах не достигаются требуемые физико-механические свойства изделия. Полученные физико-механические свойства изделия значительно ниже, чем у первого изделия.For the production of additive products from cobalt-chrome powder, these installation parameters should not be used, since under these conditions, the required physical and mechanical properties of the product are not achieved. The obtained physical and mechanical properties of the product are significantly lower than that of the first product.

Пример 3.Example 3

На установке (Пат. 2449859 Российская Федерация, МПК С22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов [Текст] / Агеев Е.В. и [др.]; заявитель и патентообладатель Юго-Зап. гос. ун-т. – № 2010104316/02; заявл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13) диспергировали сплав марки КХМС в бутиловом спирте при следующих режимах: напряжение на электродах U=100…120 В, частота следования импульсов

Figure 00000001
=100…120 Гц, емкость разрядных конденсаторов C=45 мкФ.On the installation (Pat. 2449859 Russian Federation, IPC С22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Installation for producing nanodispersed powders from conductive materials [Text] / Ageev E.V. et al.; Applicant and patent holder of the South-West state university - No. 2010104316/02; application 08.02.2010; publ. 05/10/2012, Bull. No. 13) dispersed the KHMS alloy in butyl alcohol under the following conditions: voltage at electrodes U = 100 ... 120 V, pulse repetition rate
Figure 00000001
= 100 ... 120 Hz, the capacitance of discharge capacitors C = 45 μF.

Аддитивные изделия получали при температуре 1140 °С. Additive products were obtained at a temperature of 1140 ° C.

Для производства аддитивных изделий из кобальтохромового порошка не следует применять данные параметры работы установки, т.к. при этих режимах изделия плохо подвергаются спеканию и получаются рыхлыми.For the production of additive products from cobalt-chrome powder, these installation parameters should not be used, since under these conditions, the products undergo sintering poorly and are loose.

Источники информацииInformation sources

1. Борд, Н.Ю. Новая технология переработки отходов твердых и тяжелых сплавов // Инструмент. − 1996. №6 − С. 47-49.1. Board, N.Yu. New technology for processing solid and heavy alloy waste // Instrument. - 1996. No. 6 - S. 47-49.

2. Заликман, А.Н. Получение твердых сплавов из регенерированных смесей WC-Co, полученных из кусковых отходов цинковым методом // Цветные металлы. − 1993. №1 − С. 10.2. Zalikman, A.N. Obtaining hard alloys from regenerated WC-Co mixtures obtained from lumpy wastes by the zinc method // Non-ferrous metals. - 1993. No. 1 - S. 10.

3. Немилов, Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. – 160 с.3. Nemilov, E.F. Electroerosive processing of materials. L .: Engineering, Leningrad. Otdel, 1983. - 160 p.

Claims (1)

Порошок кобальтохромового сплава для производства аддитивных изделий, имеющий средний размер частиц 35,69 мкм, характеризующийся тем, что он получен путем электроэрозионного диспергирования кобальтохромового сплава марки КХМС в бутиловом спирте при напряжении на электродах 100-120 В, частоте следования импульсов 100-120 Гц и емкости разрядных конденсаторов 45 мкФ.Cobaltochrome alloy powder for manufacturing additive products having an average particle size of 35.69 μm, characterized in that it is obtained by electroerosive dispersion of a cobalt chrome alloy of the KHMS grade in butyl alcohol at an electrode voltage of 100-120 V, pulse repetition rate of 100-120 Hz and capacitance of discharge capacitors 45 uF.
RU2018142564A 2018-12-03 2018-12-03 Composition of additive articles production RU2705837C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142564A RU2705837C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Composition of additive articles production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142564A RU2705837C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Composition of additive articles production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2705837C1 true RU2705837C1 (en) 2019-11-12

Family

ID=68579696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018142564A RU2705837C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Composition of additive articles production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2705837C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2020034C1 (en) * 1989-06-02 1994-09-30 Сугитани Кинзоку Когио Кабусики Кайся Powder material for spraying coatings and re-usable casting mould
RU2043871C1 (en) * 1992-12-29 1995-09-20 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Method to produce ferromagnetic particles from cobalt-chrome alloys
US7300488B2 (en) * 2003-03-27 2007-11-27 Höganäs Ab Powder metal composition and method for producing components thereof
RU2007130509A (en) * 2005-01-10 2009-02-20 Х.К. Штарк Гмбх (De) METAL POWDER MIXTURES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2020034C1 (en) * 1989-06-02 1994-09-30 Сугитани Кинзоку Когио Кабусики Кайся Powder material for spraying coatings and re-usable casting mould
RU2043871C1 (en) * 1992-12-29 1995-09-20 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Method to produce ferromagnetic particles from cobalt-chrome alloys
US7300488B2 (en) * 2003-03-27 2007-11-27 Höganäs Ab Powder metal composition and method for producing components thereof
RU2007130509A (en) * 2005-01-10 2009-02-20 Х.К. Штарк Гмбх (De) METAL POWDER MIXTURES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ageev et al. Hard alloy synthesis from tungsten-containing electroerosion powders of micro-and nanometric fractions
Espinosa-Fernández et al. Sliding wear behavior of WC–Co–Cr3C2–VC composites fabricated by conventional and non-conventional techniques
CA1068133A (en) Thermoplastic powder
Ageev et al. Investigation of the elemental composition of the WNF-95 sintered powder alloy obtained by the electroerosive dispersion of waste in a carbon-containing liquid
Ageev et al. Structure and mechanical properties of powders obtained by electrodisperging cobalt-chromium alloy
Leal et al. The influence of powder preparation condition on densification and microstructural properties of WC-Co-Al2O3 cermets
RU2680536C1 (en) Method of producing sintered product from cobalt-chromium alloy powder
RU2705837C1 (en) Composition of additive articles production
Allasi et al. Wear behaviour of a Cu-Ni-Sn hybrid composite reinforced with B4C prepared by powder metallurgy technique
RU2675875C1 (en) Mixture for the tungsten carbide based sintered hard alloy manufacturing
Bayraktaroglu et al. Effect of boron addition on injection molded 316L stainless steel: Mechanical, corrosion properties and in vitro bioactivity
Chen et al. Effects of Mo and VC on the microstructure and properties of nano-cemented carbides
Ageev et al. Composition, Structure and Properties of Hard Alloy Products from Electroerosive Powders Obtained from T5K10 Hard Alloy Waste in Kerosene
RU2613240C2 (en) Method of making workpieces of tungsten-titanium hard alloy
EP3762165B1 (en) Process for production of composite materials based on tungsten carbide with precious metal binders
Ageev et al. Additive products from electroerosion of cobalt-chromium powder
Ageev et al. A study of porosity of products sintered from BrS30 alloy electro-erosion powders
RU2750720C1 (en) Method of obtaining a sintered product from powder corrosive steel
RU2756465C1 (en) Method for producing tungsten-free hard alloy cst from powder materials obtained in distilled water
Dvornik et al. Preparation of powder by electrical discharge erosion and sintering of ultrafine WC-5TiC-10Co alloy with high hardness
RU2756407C1 (en) Method for producing tungsten-free hard alloy knt from powder materials obtained in alcohol
RU2681238C1 (en) Method for producing sintered products from electrosparking tungsten-containing nanocomposite powders
RU2773960C1 (en) Method for producing sintered products from electroerosive powder from waste steel x13
RU2612886C2 (en) Mixture for making tungsten-titanium hard alloys
RU2515409C2 (en) Electrode material charge for spark alloying of machine parts

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201204