RU2708731C1 - METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe-Al POWDER SYSTEMS - Google Patents
METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe-Al POWDER SYSTEMS Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708731C1 RU2708731C1 RU2019123060A RU2019123060A RU2708731C1 RU 2708731 C1 RU2708731 C1 RU 2708731C1 RU 2019123060 A RU2019123060 A RU 2019123060A RU 2019123060 A RU2019123060 A RU 2019123060A RU 2708731 C1 RU2708731 C1 RU 2708731C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- powder material
- pressure
- powder
- mixture
- Prior art date
Links
Images
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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии и, в частности, может быть использовано при изготовлении заготовок деталей из порошкового материала с высокими механическими и эксплуатационными свойствами.The invention relates to the field of powder metallurgy and, in particular, can be used in the manufacture of blanks of parts from powder material with high mechanical and operational properties.
Известен способ получения порошкового материала на основе железа с карбидом кремния (заявка №96103230, МПК С22С 33/02, дата публикации заявки: 27.02.1998), включающий смешивание порошков металлов и карбида кремния, прессование и спекание, отличающийся тем, что после предварительного уплотнения порошковой смеси в пресс-форме давлением 15-35 МПа дальнейшее прессование и спекание осуществляют одновременно, пропуская через смесь переменный ток промышленной частоты плотностью 10-35 А/мм2 при давлении 5-15 МПа в течение 3-25 с.A known method of producing a powder material based on iron with silicon carbide (application No. 96103230, IPC С22С 33/02, publication date of the application: 02/27/1998), comprising mixing powders of metals and silicon carbide, pressing and sintering, characterized in that after preliminary compaction the powder mixture in the mold with a pressure of 15-35 MPa, further pressing and sintering is carried out simultaneously, passing through the mixture an alternating current of industrial frequency with a density of 10-35 A / mm 2 at a pressure of 5-15 MPa for 3-25 s.
Известен способ получения упрочняемого оксидами композиционного материала на основе железа (патент РФ №2307183, МПК, С22С 1/05, С22С 33/02, опубл. 27.09.2007), при котором смешивают порошок малоустойчивого при деформации оксида железа и порошок стали, легированной элементами, образующими термоустойчивые нанооксиды. Полученную смесь подвергают механическому легированию при интенсивной холодной деформации сдвигом и обжигают. Способ позволяет осуществить механическое легирование стальной матрицы кислородом при меньшей степени холодной деформации, что приводит к сокращению времени технологического процесса.A known method of producing an oxide-hardened composite material based on iron (RF patent No. 2307183, IPC,
Одним из наиболее перспективных методов получения изделий с повышенными механическими, физико-химическими и эксплуатационными свойствами, является метод создание новых композиционных материалов воздействием плазмы высокочастотного индукционного (ВЧИ) разряда на исходный порошковый материал с обеспечением получения интерметаллидных композиционных материалов на основе порошковых систем Fe-Al, достижение которого определяется изменением в ходе проведения процесса воздействия, как на температуру обработки, так и на характеристики ионного потока, поступающего из плазмы на поверхность обрабатываемого материала (Абдуллин И.Ш., Желтухин B.C. // Вестник Казанского технолог, ун-та. 2003. №1. С. 172-179), (Абдуллин И.Ш., Желтухин B.C., Кудинов В.В. // Физ. и хим. обработки материалов. 2003. №4 С. 45-51). При воздействии высокочастотной (ВЧ) плазмой пониженного давления в диапазоне давлений Р=1,33-133 Па любое тело, независимо от того, является ли оно проводником, полупроводником или диэлектриком, является дополнительным электродом. В результате чего у его поверхности так же, как и в приэлектродной области ВЧ - емкостного разряда образуется слой положительного заряда (СИЗ) толщиной ~ 10-3 м. Проходя сквозь слой СПЗ и ускоряясь в его электрическом поле, положительные ионы плазмы получают дополнительную энергию до 100 эВ. При столкновении с поверхностью металла ионы передают приобретенную кинетическую энергию и потенциальную энергию рекомбинации поверхностным атомам и частично внедряются в поверхностный слой. Если плазмообразующий газ содержит атомы азота, кислорода или углерода, то в результате диффузионного насыщения поверхностного слоя металла этими элементами увеличивается механические и физико-химические свойства обрабатываемого металла.One of the most promising methods for producing products with enhanced mechanical, physicochemical, and performance properties is the method of creating new composite materials by the action of high-frequency induction (RFI) plasma on an initial powder material to ensure the production of intermetallic composite materials based on Fe-Al powder systems. the achievement of which is determined by the change in the course of the exposure process, both on the processing temperature and on the characteristics of the ion of the flow coming from the plasma to the surface of the processed material (Abdullin I.Sh., Zheltukhin BC // Bulletin of the Kazan Technologist, Univ. 2003. No. 1. P. 172-179), (Abdullin I.Sh., Zheltukhin BC , Kudinov V.V. // Physical and chemical processing of materials. 2003. No. 4 P. 45-51). When exposed to a high-frequency (HF) plasma of reduced pressure in the pressure range P = 1.33-133 Pa, any body, regardless of whether it is a conductor, semiconductor or dielectric, is an additional electrode. As a result, a positive charge (SIZ) layer with a thickness of ~ 10 -3 m is formed near its surface, as well as in the near-electrode region of the RF - capacitive discharge. Passing through the SPZ layer and accelerating in its electric field, positive plasma ions receive additional energy up to 100 eV. In a collision with a metal surface, ions transfer the acquired kinetic energy and potential recombination energy to surface atoms and are partially introduced into the surface layer. If the plasma-forming gas contains nitrogen, oxygen or carbon atoms, then the mechanical and physico-chemical properties of the metal being processed increase as a result of diffusion saturation of the surface layer of the metal with these elements.
Преимущество интерметаллических соединений на основе порошковых систем Fe-Al - в их высокой стойкости к окислению и сульфидной коррозии, при этом их стоимость ниже многих коррозионностойких сталей.The advantage of intermetallic compounds based on Fe-Al powder systems is their high resistance to oxidation and sulfide corrosion, while their cost is lower than many stainless steels.
Экспериментальная часть работы по получению интерметаллидных композиционных материалов на основе порошковых систем Fe-Al, воздействием плазмы ВЧИ разряда пониженного давления, реализовалась в цилиндрической разрядной камере из кварца с внутренним диаметром от 10 до 110 мм с помощью трехкольцевого медного водоохлаждаемого индуктора в рабочую зону, которого вводился сосуд подачи порошкового материала с соотношением химических элементов Fe-Al=70:30. Перед воздействием порошок был дегазирован в вакууме при давлении Р=10 Па. Воздействие проводилось на следующих режимах: рабочее давление плазмообразующего газа Р=1,33÷433 Па, частота электромагнитного поля генератора f=1,76-13,56 МГц, потребляемая мощность N=2-18 кВт.The experimental part of the work on the preparation of intermetallic composite materials based on Fe-Al powder systems by exposure to a low-pressure RF discharge plasma was realized in a cylindrical discharge chamber made of quartz with an internal diameter of 10 to 110 mm using a three-ring copper water-cooled inductor into the working zone, which was introduced a vessel for supplying powder material with a ratio of chemical elements Fe-Al = 70: 30. Before exposure, the powder was degassed in vacuum at a pressure of P = 10 Pa. The exposure was carried out in the following modes: the working pressure of the plasma-forming gas P = 1.33 ÷ 433 Pa, the frequency of the electromagnetic field of the generator f = 1.76-13.56 MHz, power consumption N = 2-18 kW.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение является создание порошковых материалов с повышенными механическими, физико-химическими и эксплуатационными свойствами.The technical problem to which the invention is directed is the creation of powder materials with enhanced mechanical, physico-chemical and operational properties.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в получении интерметаллидных композиционных материалов на основе порошковых систем Fe-Al, с высокими прочностными характеристиками заготовок изделий полученных из порошкового материала.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to obtain intermetallic composite materials based on Fe-Al powder systems, with high strength characteristics of product blanks obtained from powder material.
Технический результат достигается тем, что используется способ получения интерметаллидных материалов на основе порошковых систем Fe-Al, включающий приготовление смеси из порошкового материала Fe-Al с соотношением 70:30 в шаровой мельнице в течение 2 часов, с дегазацией в вакууме при давлении Р=10 Па, и с последующим воздействием плазмы ВЧИ разряда пониженного давления в плазмотроне с использованием в качестве плазмообразующего газа аргон, при рабочем давлении плазмообразующего газа Р=1,33÷133 Па, частотой электромагнитного поля генератора f=1,76 и 13,56 МГц, потребляемая мощность N=2-18 кВт, при этом воздействие на порошковый материала Fe-Al осуществляется в сосуде подачи порошкового материала, на который непрерывно воздействуют плазменным потоком с технологическими параметрами привеченными ниже:The technical result is achieved by using a method for producing intermetallic materials based on Fe-Al powder systems, which includes preparing a mixture of Fe-Al powder material with a ratio of 70:30 in a ball mill for 2 hours, degassing in vacuum at a pressure of P = 10 Pa, and with the subsequent exposure to plasma, RFI discharge of low pressure in a plasmatron using argon as the plasma gas, at the working pressure of the plasma gas P = 1.33 ÷ 133 Pa, the frequency of the electromagnetic field of the generator f = 1.76 and 13 , 56 MHz, power consumption N = 2-18 kW, while the effect on the Fe-Al powder material is carried out in the powder material supply vessel, which is continuously exposed to a plasma stream with the technological parameters shown below:
Диаметр потока плазмы соответствует выходному диаметру плазмотрона, выполненному из кварцевого стекла.The diameter of the plasma flow corresponds to the output diameter of the plasma torch made of quartz glass.
На фиг. 1 представлена экспериментальная плазменная установка ВЧИ разряда пониженного давления - схема установки:In FIG. 1 shows the experimental plasma installation of the RFI discharge of reduced pressure - installation diagram:
На фиг. 2 представлена дифрактограмма продуктов синтеза смеси из порошкового материала Fe-Al с соотношением 70:30, где: по оси ординат - интенсивность Ip.o рентгенографических отражений, по оси абсцисс - угловой интервал 20 сканирования.In FIG. Figure 2 shows the X-ray diffraction pattern of the products of synthesis of a mixture of Fe-Al powder material with a ratio of 70:30, where: along the ordinate axis is the intensity I po of X-ray reflections, along the abscissa axis is the
Экспериментальная плазменная установка ВЧИ разряда пониженного давления представленная на фиг. 1 включает: вакуумную камеру 1; стакан-сборник 2; пластинчато-роторный вакуумный насос 3; двухроторный вакуумный насос 4; ВЧ генератор 5; плазмотрон 6; сосуд подачи порошкового материала 7; баллон с аргоном 8; манометр 9, ротаметр 10, натекатель 11, редуктор 12.The experimental plasma installation of an RFI discharge of reduced pressure shown in FIG. 1 includes: a
Способ получения интерметалидных композиционных материалов на основе порошковых систем Fe-Al осуществляется следующим образом. Приготавливают смесь из порошкового материала Fe-Al с соотношением 70:30 в шаровой мельнице в течение 2-3 часов, с дегазацией в вакуумной камере 1 при давлении Р=10 Па, помещение смеси в сосуд подачи порошкового материала 7 с последующем воздействием плазмы ВЧИ разряда пониженного давления в экспериментальной плазменной установке ВЧИ разряда пониженного давления с использованием в качестве плазмообразующего газа аргон с технологическими параметрами приведенные ниже:A method for producing intermetalide composite materials based on Fe-Al powder systems is as follows. A mixture is prepared from Fe-Al powder material with a ratio of 70:30 in a ball mill for 2-3 hours, with degassing in a
Дифрактограмма исходной смеси Fe-Al=70:30 представляет собой аддитивный профиль двухфазной системы, на которой присутствуют отражения α-Fe и Al кубических модификаций.The diffraction pattern of the initial Fe – Al mixture = 70: 30 is the additive profile of a two-phase system, on which reflections of α-Fe and Al of cubic modifications are present.
Рентгенографический анализ образцов, прошедших обработку, показал, что кроме исходных химических веществ имеют место вновь образованные фазы, а именно: кубическая модификация Al-Fe и моноклинный алюмоферрит Al13-Fe4, кроме рефлексов исходных алюминия и α-Fe уверенно диагностируются интерметаллиды: моноклинный Al13-Fe4, Al-Fe кубической модификации.X-ray analysis of the samples that underwent processing showed that, in addition to the starting chemicals, there are newly formed phases, namely: cubic modification of Al-Fe and monoclinic aluminoferrite Al 13 -Fe 4 , in addition to reflexes of the initial aluminum and α-Fe, intermetallides are confidently diagnosed: monoclinic Al 13 -Fe 4 , Al-Fe cubic modification.
Полученные результаты электронной микроскопии указывают, что использование плазмы ВЧИ разряда пониженного давления позволяет получать интерметаллиды на основе порошкового материала, содержащего элементные α-Fe и Al в заданном соотношении, что позволяет получать заготовки изделий с высокими механическими, физико-химическими и эксплуатационным и свойствами.The obtained electron microscopy results indicate that the use of a low-pressure RF discharge plasma allows one to obtain intermetallic compounds based on a powder material containing elemental α-Fe and Al in a predetermined ratio, which makes it possible to obtain workpieces with high mechanical, physicochemical, and operational properties.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123060A RU2708731C1 (en) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe-Al POWDER SYSTEMS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123060A RU2708731C1 (en) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe-Al POWDER SYSTEMS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2708731C1 true RU2708731C1 (en) | 2019-12-11 |
Family
ID=69006516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019123060A RU2708731C1 (en) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe-Al POWDER SYSTEMS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2708731C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032496C1 (en) * | 1993-02-19 | 1995-04-10 | Московский институт стали и сплавов | Method of obtaining aluminides of transition metals |
WO2001030520A1 (en) * | 1999-10-22 | 2001-05-03 | Chrysalis Technologies Incorporated | Nanosized intermetallic powders |
WO2002055239A1 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-18 | Chrysalis Technologies Incorporated | Processing of aluminides by sintering of intermetallic powders |
RU2686194C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe POWDER SYSTEMS Fe-Al |
-
2019
- 2019-07-17 RU RU2019123060A patent/RU2708731C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032496C1 (en) * | 1993-02-19 | 1995-04-10 | Московский институт стали и сплавов | Method of obtaining aluminides of transition metals |
WO2001030520A1 (en) * | 1999-10-22 | 2001-05-03 | Chrysalis Technologies Incorporated | Nanosized intermetallic powders |
WO2002055239A1 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-18 | Chrysalis Technologies Incorporated | Processing of aluminides by sintering of intermetallic powders |
RU2686194C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe POWDER SYSTEMS Fe-Al |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АБДУЛЛИН И.Ш., ЖЕЛТУХИН В.С. Применение ВЧ-плазмы пониженного давления для газонасыщения поверхности металлов. Вестник Казанского технологического университета, 2003, no. 1, c. 172-178. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10758916B2 (en) | Application method and device for cold field plasma discharge assisted high energy ball milled powder | |
Koval et al. | Generation of low-temperature gas discharge plasma in large vacuum volumes for plasma chemical processes | |
Li et al. | In situ synthesis of core-shell W-Cu nanopowders for fabricating full-densified and fine-grained alloys with dramatically improved performance | |
CN115044794B (en) | Cu- (Y) with excellent performance 2 O 3 -HfO 2 ) Alloy and preparation method thereof | |
RU2686194C1 (en) | METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe POWDER SYSTEMS Fe-Al | |
CN104550903A (en) | Hydrogen plasma deoxidation method for chromium powder | |
RU2708731C1 (en) | METHOD OF PRODUCING INTERMETALLIC COMPOSITE MATERIALS BASED ON Fe-Al POWDER SYSTEMS | |
CN110125421B (en) | Preparation method of lamellar CuFe alloy powder | |
CN112723872B (en) | Manganese-zinc ferrite pre-sintering material and preparation process thereof | |
Korać et al. | Sintered materials based on copper and alumina powders synthesized by a novel method | |
CN112746253A (en) | Steel-based surface composite modified layer and preparation method thereof | |
Sysoev et al. | X-ray diffraction analysis of sintered products from electro-erosion materials, obtained from Cr17 alloy waste | |
Rajković et al. | The influence of powder particle size on properties of Cu-Al2O3 composites | |
RU2424873C1 (en) | Method of producing iron-based powder | |
Lee et al. | Aluminium oxide dispersion strengthened copper produced by thermochemical process | |
Khanra et al. | Electrical discharge machining studies on reactive sintered FeAl | |
Bobkov et al. | Wire electrical discharge machining of E110 zirconium alloy | |
RU2460816C1 (en) | Method for obtaining powder material on basis of copper | |
RU2011146079A (en) | ELECTRODE FOR SURFACE PROCESSING BY DISCHARGE AND METHOD OF ITS MANUFACTURE | |
Budin et al. | Effect of sintering atmosphere on the mechanical properties of sintered tungsten carbide | |
Krutikov et al. | Fabrication of thin-walled iridium tubular articles by radial magnetic pulsed compaction and sintering of nanopowder | |
Choi | Ultrasonic Agitation-Floating Classification of Nano-Sized Ba–Mg Ferrites Particles Formed by Using Self-Propagating High Temperature Synthesis and Fabrication of Nickel-Ferrites Thin Sheet by Pulse-Electroforming | |
CN111633218A (en) | High-entropy alloy powder and oxygen-free sintering preparation method thereof | |
RU2802616C1 (en) | Method for producing bronze electrodes for electrospark alloying processes | |
Xie et al. | A study on an energy-saving and high-efficient pack boriding technology for tool and die steels |