RU2764537C1 - Способ изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала - Google Patents
Способ изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764537C1 RU2764537C1 RU2021114514A RU2021114514A RU2764537C1 RU 2764537 C1 RU2764537 C1 RU 2764537C1 RU 2021114514 A RU2021114514 A RU 2021114514A RU 2021114514 A RU2021114514 A RU 2021114514A RU 2764537 C1 RU2764537 C1 RU 2764537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- heat treatment
- carried out
- reactive material
- sealed container
- 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
- 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
-
- 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
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0408—Light metal alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий из химически активного порошкового материала. Может использоваться для получения материалов с радиационнозащитными или нейтроннозащитными свойствами. Для получения прессованных деталей в качестве химически активного материала используют порошкообразный гидрид лития природного изотопного состава. Формование деталей заданного профиля проводят прессованием при удельной нагрузке не менее 3 т/см2 при комнатной температуре. Детали размещают в вакуумируемый до 140-170 Па герметичный контейнер и проводят термообработку путем подъема температуры до 500-600°С со скоростью нагрева не более 10°С/мин. Процесс термообработки ведут в течение 1-5 часов с последующим охлаждением и выдержкой в контейнере в течение не менее 3 часов, при этом поддерживают заданную степень разряжения в герметичном контейнере в пределах 140-170 Па. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик, а именно механической прочности при сжатии, стабилизация химического состава, а также обеспечение условий для повышения адгезии защитного покрытия, наносимого на детали перед эксплуатацией в условиях воздействия агрессивных факторов среды. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области технологий получения материалов с радиационнозащитными или нейтроннозащитными свойствами и может быть использовано для изготовления деталей из химически активного материала с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Актуальность решаемой проблемы основана на необходимости получения деталей из химически активного материала (например, гидрида лития) с улучшенными эксплуатационными характеристиками (механическая прочность при сжатии, стабильность химического состава, совместимость с защитным покрытием).
Из уровня техники известен способ изготовления радиационнозащитных деталей (патент РФ №2499322, публ. 20.11.13 г., МПК H01J 45/00), включающий изготовление герметизирующей оболочки космической ядерной энергетической установки на основе гидрида лития.
Однако в известном способе детали из материала в виде гидрида лития выполняют функцию только герметизации, в связи с чем в способе изготовления не предусмотрены условия обеспечения высокой механической прочности изделий.
Известен способ получения нейтроннозашитного термостойкого материала на основе гидрида титана (патент РФ №02522580, публ. 20.07.14 г., МПК G21F 1/00), согласно которому компоненты формуемой смеси перемешивают до однородного состояния, заливают в формы и отверждают, после чего формуемую смесь подвергают термообработке при 300°С.
Известен в качестве прототипа заявляемого способ изготовления радиационной защиты с гидридом лития (патент РФ №2137225, МПК G21C 11/02, публ. 10.09.1099 г.). включающий изготовление деталей заданного профиля из химически активного материала (гидрида лития) и диспергиризованного в него тяжелого компонента (порошка вольфрама) в виде отвержденного монолита, термообработку при 450-550°С, в результате которого получают материал с улучшенными радиавдоннозащитными свойствами и повышенной массогабаритной характеристикой многокомпонентной радиационной защиты.
К недостаткам известного способа относятся сложность состава материала и способа его изготовления, а также отсутствие условий и средств, предусмотренных для повышения прочностных свойств по сжатию и для уменьшения газообразования при эксплуатации готовых изделий в условиях воздействия агрессивных факторов среды.
Задачей авторов изобретения является разработка способа изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала.
Технический результат при использовании предлагаемого способа заключается в улучшении эксплуатационных характеристик, а именно стабильности химического состава, механической прочности при сжатии по сравнению с прототипом, а также обеспечение условий для повышения адгезии защитного покрытия, наносимого перед эксплуатацией в условиях воздействия агрессивных факторов среды.
Указанные решение технической проблемы и новый технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного способа изготовления деталей из химически активного материала, включающего предварительное получение формованием изделий из химически активного материала, термическую обработку полученных изделий, согласно предлагаемому способу для получения прессованных упрочненных деталей из химически активного материала (например, гидрида лития) предварительно берут порошкообразный химически активный материал в виде гидрида лития природного изотопного состава, проводят формование деталей заданного профиля прессованием при удельной нагрузке прессования не менее 3 т/см2 при комнатной температуре, затем ведут последующую термообработку прессованных деталей при помещении их в герметичный контейнер, который вакуумируют до давления 140-170 Па и ведут подъем температуры до 500-600°С со скоростью нагрева не более 10°С/мин. Процесс термообработки ведут в течение 1-5 часов с последующим охлаждением и выдержкой в контейнере в течение не менее 3 часов, при этом поддерживают заданную степень разряжения в герметичном контейнере в пределах 140-170 Па.
Предлагаемый способ упрочнения прессованных деталей из химически активного материала поясняется следующим образом.
Первоначально берут порошковый химически активный материал -гидрид лития природного изотопного состава.
Из химически активного материала - гидрида лития природного изотопного состава прессуют деталь заданного профиля давлением не менее 3 т/см2 при комнатной температуре, а затем прессованные детали подвергают термообработке, помещая детали в герметичный контейнер, который вакуумируют до степени разряжения 140-170 Па, и осуществляют подъем температуры со скоростью не более 10°С/мин до 500-600°С; в ходе последующей трехчасовой выдержки и естественного охлаждения поддерживают заданную степень разрежения в герметичном контейнере на уровне 140-170 Па.
Такой режим термообработки, как это подтверждено экспериментально, обеспечивает стабилизацию связей между центрами кристаллической решетки химически активного материала готовых деталей, что в конечном итоге приводит к повышению механической прочности на сжатие, обеспечение которой критично для таких изделий, эксплуатируемых в условиях воздействия силовых нагрузок, атмосферы и температур.
Как вариант, герметичный контейнер с деталью перед термообработкой вакуумируют, затем заполняют инертной средой, предпочтительно в виде газообразного аргона, нагрев и выдержку ведут в среде аргона.
Контейнер с деталью перед термообработкой вакуумируют, затем заполняют аргоном с абсолютной влажностью не более 0,2 г/м3. Нагрев, выдержку в течение 1-5 часов и естественное охлаждение ведут в среде аргона.
Экспериментально было подтверждены достижение стабильности химического состава материала деталей, повышение механической прочности и совместимость с защитным покрытием, при сочетании условий прессования и термообработки. Также показано, что при использовании в качестве инертной среды именно аргона, исключается риск воздействия агрессивных факторов среды - влаги и воздуха, при взаимодействии с которыми могут образоваться продукты (газообразный водород, гидроокись лития и оксид лития), которые при эксплуатации деталей из химически активного материала с нанесенным защитным лакокрасочным покрытием в условиях воздействия температур и других агрессивных факторов могут негативно сказаться на адгезии защитных покрытий к поверхности деталей.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства для реализации предлагаемого способа. В герметичном контейнере 5 размещены:
1 - термопара КТХА; 2 - датчик абсолютного давления; 3 - печь; 4 -кран для отбора газовых проб; 6 - деталь из химически активного материала.
Предлагаемый способ осуществляли с использованием устройства для проведения термообработки (фиг. 1), которое помещено в полость печи 3, режим давлений и температурный режим контролировался посредством датчика давления 2, термопары 1. В полости контейнера 5 размещали детали 6 из химически активного материала. Для отбора газовых проб и контроля их содержания предусмотрен кран 4.
На фиг. 2, 4 представлены фото, где показаны вид поверхности деталей из химически активного материала, иллюстрирующего состояние поверхности без термообработки с последующим нанесением защитного лакового покрытия.
На фиг. 3, 5 - фото поверхности деталей из химически активного материала с термообработкой с последующим нанесением защитного лакового покрытия. Из представленных иллюстраций видно, что при использовании термообработки, предусмотренной заявляемым способом, обеспечивается технический результат, заключающийся в снижение риска появления вздутий и дефектов на поверхности деталей, что положительно будет сказываться на адгезии наносимых защитных лаковых покрытий к химически активному материалу деталей - гидриду лития.
Таким образом, при использовании предлагаемого способа обеспечивается более высокий по сравнению с прототипом результат, заключающийся в улучшении эксплуатационных характеристик, а именно, увеличении механической прочности, снижении газовыделения и обеспечение условий высокой адгезии защитного лакокрасочного покрытия, наносимого на детали из химически активного материала - гидрида лития.
Возможность промышленной реализации предлагаемого изобретения подтверждается следующими примерами конкретного выполнения.
Пример 1. В лабораторных условиях был опробован предлагаемый способ при выполнении следующих условий с использованием необходимых оборудования и материалов.
Первоначально детали из химически активного материала (гидрида лития природного изотопного состава) изготавливали методом холодного прессования в размер. Прессование осуществляли в специальных формах при удельной нагрузке прессования 3 т/см2 и температуре в помещении (20±5)°С. Взятие навески материала осуществляли в атмосфере аргона с абсолютной влажностью не более 0,2 г/м3; засыпку навески, прессование, распрессовку, определение масс-геометрических параметров проводили в атмосфере воздуха при относительной влажности не более 70% с минимальным временем нахождения детали во влажной среде.
Деталь из химически активного материала цилиндрической формы диаметром ~ 60 мм и высотой ~ 50 мм, массой ~ 108 г размещали в контейнере 5, который вакуумировали до давления 140-170 Па, измеряемого датчиком 2, затем заполняли аргоном с абсолютной влажностью не более 0,2 г/м3. Вели подъем температуры в печи (фиг. 1, п. 3) со скоростью 10°С/мин до 600°С, далее следовала трехчасовая выдержка и естественное охлаждение контейнера с контролем температуры с помощью термопары 1.
После охлаждения и стабилизации температуры фиксировали давление газа в контейнере 5, отбирали пробу посредством подключения крана 4 к герметичной колбе и анализировали состав газовой среды методом адсорбционной газовой хроматографии.
Эффект заключался в следующем:
При повторном нагреве до 600°С удельное (на площадь поверхности) выделение водорода из детали уменьшалось в пять раз - от 0,91⋅10-4 до 0,17⋅10-4 моль/см2, удельное (по массе) выделение водорода - от 1,28-10 до 0,24⋅10-4 моль/г по сравнению с первичным нагревом. Следовательно, при эксплуатации деталей, прошедших термическую обработку, в интервале температур (20…600)°С газовыделение уменьшается в пять и более раз, т.к. химический состав материала при отжиге стабилизируется, а именно, существенно снижается содержание примесного гидроксида лития, который при повышении температуры реагирует с гидридом лития с выделением водорода.
Пример 2. Детали цилиндрической формы диаметром ~ 20 мм и высотой ~ 20 мм, массой ~ 5 г из гидрида лития природного изотопного состава изготавливали по технологии, приведенной в примере 1.
Детали размещали в контейнере (фиг. 1), который вакуумировали до давления 140-170 Па. Две группы деталей поочередно нагревали со скоростью 10°С/мин до 500 и 600°С соответственно, далее следовала выдержка 3,5 ч и естественное охлаждение контейнера. После охлаждения детали извлекали и испытывали на сжатие.
Предел прочности при сжатии деталей, прошедших термообработку при 500 и 600°С, увеличился на 37% и 57%, условный предел текучести снизился на 41% и 28%, относительная остаточная деформация увеличилась в 11,5 и 11,7 раз соответственно.
Пример 3. Детали цилиндрической формы диаметром ~ 35 мм и высотой ~ 25 мм, массой ~ 18,5 г из гидрида лития природного изотопного состава изготавливали по технологии, приведенной в примере 1.
Детали размещали в контейнере (фиг. 1), который вакуумировали до давления 140-170 Па. Контейнер нагревали со скоростью 10°С/мин до 500°С, далее следовала выдержка 3,5 ч и естественное охлаждение.
На охлажденные детали методом пневматического распыления наносили лаковое покрытие на основе алкидно-уретанового лака. При этом на деталях, подвергшихся термической обработке, получали бездефектное сплошное покрытие (фиг. 3, 5).
Таким образом, как это показали примеры реализации заявляемого способа, при использовании всех условий и материалов, обеспечивается более высокий технический результат по сравнению с прототипом, а именно: повышение механической прочности при сжатии, стабилизация химического состава, а также обеспечение условий для повышения адгезии защитного покрытия, наносимого на детали из химически активного материала (гидрида лития).
Claims (2)
1. Способ изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала, включающий предварительное получение формованием изделий из химически активного материала, термическую обработку полученных изделий, отличающийся тем, что в качестве химически активного материала используют порошкообразный гидрид лития природного изотопного состава, проводят формование деталей заданного профиля прессованием при удельной нагрузке прессования не менее 3 т/см2 при комнатной температуре, затем ведут последующую термообработку прессованных деталей при помещении их в вакуумированный до 140-170 Па герметичный контейнер, причем подъем температуры до 500-550°С ведут со скоростью нагрева не более 10°С/мин, процесс термообработки осуществляют в течение 1-5 часов с последующим охлаждением и выдержкой их в контейнере в течение не менее 3 часов, при этом поддерживают заданную степень разряжения в герметичном контейнере в пределах 140-170 Па.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что герметичный контейнер с деталью перед термообработкой вакуумируют, затем заполняют аргоном абсолютной влажности не более 0,2 г/см3, нагрев и выдержку деталей из химически активного материала ведут в среде аргона.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021114514A RU2764537C1 (ru) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Способ изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021114514A RU2764537C1 (ru) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Способ изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2764537C1 true RU2764537C1 (ru) | 2022-01-18 |
Family
ID=80040601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021114514A RU2764537C1 (ru) | 2021-05-21 | 2021-05-21 | Способ изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764537C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792095C1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-03-16 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ изготовления многослойных деталей из химически активного материала |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2010669C1 (ru) * | 1992-10-16 | 1994-04-15 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Способ изготовления отливок из тугоплавких химически активных сплавов |
RU2137225C1 (ru) * | 1997-07-08 | 1999-09-10 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Способ изготовления многокомпонентной радиационной защиты с гидридом лития |
CN104600281A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-05-06 | 山东神工海特电子科技有限公司 | 一种锰酸锂材料的制备方法及由该锰酸锂材料制备电池的方法 |
RU2741032C1 (ru) * | 2020-04-30 | 2021-01-22 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ Al2O3 - TiCN |
-
2021
- 2021-05-21 RU RU2021114514A patent/RU2764537C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2010669C1 (ru) * | 1992-10-16 | 1994-04-15 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Способ изготовления отливок из тугоплавких химически активных сплавов |
RU2137225C1 (ru) * | 1997-07-08 | 1999-09-10 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Способ изготовления многокомпонентной радиационной защиты с гидридом лития |
CN104600281A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-05-06 | 山东神工海特电子科技有限公司 | 一种锰酸锂材料的制备方法及由该锰酸锂材料制备电池的方法 |
RU2741032C1 (ru) * | 2020-04-30 | 2021-01-22 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ Al2O3 - TiCN |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792095C1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-03-16 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ изготовления многослойных деталей из химически активного материала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104087772A (zh) | 一种制备高致密度钛及钛合金的粉末冶金方法 | |
MXPA06013390A (es) | Composiciones de distribucion de mercurio y proceso de fabricacion de las mismas. | |
JPH11322427A (ja) | ガラス状カーボン製部材の製造方法 | |
RU2764537C1 (ru) | Способ изготовления прессованных упрочненных деталей из химически активного материала | |
KR101868185B1 (ko) | 핵 연료 제조에 유용한 우라늄 및 몰리브덴계의 합금 분말 및 방사성동위원소 생산을 위한 타겟 | |
EP0189674A2 (en) | Formation of porous bodies | |
JP5406727B2 (ja) | 粉末冶金法による高い固相線温度を有する耐火セラミックス材料の製造方法 | |
JP5968470B2 (ja) | レドーム用セラミック材料、レドームおよびその製造方法 | |
WO2019205830A1 (zh) | 一种利用金属吸氢膨胀促进金属坯体致密化的方法 | |
CN108291776A (zh) | 热处理由钛合金粉末制备的预成形体的方法 | |
CN219637271U (zh) | 磁场热处理炉以及磁场热处理系统 | |
US4534936A (en) | Method for removal of organic binding agents from molded bodies | |
US5019330A (en) | Method of forming improved tungsten ingots | |
CN110085338A (zh) | UO2/Cr复合燃料芯块的制备方法以及制备装置 | |
US3429025A (en) | Method of making non-metallic swaged fuel elements | |
WO2009020378A2 (en) | Microwave sintering furnace and method for sintering artificial tooth using the same | |
CN113292335A (zh) | 一种纯相钛酸亚铁的制备方法 | |
RU2682666C2 (ru) | Способ изготовления мишеней для облучения, предназначенных для получения радиоактивных изотопов, и мишень для облучения | |
RU2724108C1 (ru) | Мишень для наработки радиоактивных изотопов и способ ее изготовления | |
Pletser et al. | Immobilisation process for contaminated zeolitic ion exchangers from Fukushima | |
CN111283203A (zh) | 一种利用含钛物质吸氢膨胀促进坯体致密化的方法 | |
RU2792095C1 (ru) | Способ изготовления многослойных деталей из химически активного материала | |
JP2004338208A (ja) | 改質ポリテトラフルオロエチレンの製造方法 | |
JP2867623B2 (ja) | セラミック製品の製造方法及びセラミック製品製造用の酸処理装置 | |
CN110804710B (zh) | 一种Mo-Tb-Dy合金材料及其制备方法 |