SU1136943A1 - Прессформа дл гор чего прессовани - Google Patents

Abstract

1. ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ, преимущественно тугоплавких материалов, выполненна  в виде полого цилиндра из углеродных волокон, расположенных под углом 15-90 к его оси, пространство между которыми заполнено пироуглеродом , отличающа с   тем, что, с целью повышени  долговечности и улучшени  физикомеханических характеристик прессформы , на углеродные волокна нанесен слой кокса термореактивной смолы . 2. Щ есс форма по п. 1, отличающа с  тем, что толщина сло  кокса термореактивной смолы составл ет 0,2-0,5 диаметра углеродного волокна. (/) СО CD со 4ib 00

Description

Изобретение относитс  к порошковой металлургии: и может быть использовано дл  получени  изделий методом гор чего прессовани  из металлокерамических , керамических и других тугоплавких материалов. Известна пресс-форма дл  гор чего прессовани , содержаща  двухслойную матрицу, выполненную из нап р женных углеродных волокон, пространство между которыми насыщено пироуглеродом , с наружным слоем в виде обмотют из однонаправленной перпендикул рно оси прессовани  волокна tl3. Недостатки такой пресс-формы заключаютс  в нестабильности ее прочностных характеристик и небольшом сроке службы при температурах более 1300°С. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой  вл етс  пресс-форма , вьшолненна  в виде двухслойного полого цилиндра из углеродных волокон, размещенных во внутреннем слое перекрестно относительно его оси под углом 15-75, внешний слой которого составлен из однонаправлен ного перпендикул рно его оси углеродного волокна, пространство между которыми в обоих сло х насыщено пироуглеродом 2. Однако прочностные характеристики такой пресс-формы  вно недостаточны дл  гор чего прессовани  тугоплавких материалов и сплавов, керамичес1шх материалов, нитридов, карбидов металлов IV-VI группы при температурах более , когда стенки пресс-формы испытывают высокие термомеханические нагрузки. Цель изобретени  - повышение дол говечности, улучшение физикомехани ческих характеристик пресс-формы. I Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пресс-форме дл  гор чег прессовани , преимущественно тугоплавких мате1М1алов, выполненной в виде полого цилиндра из углеродных волокон, расположенных под углом 15-90 к его оси, пространство межд ко. заполнено пироуглеродом, на углеродные волокна нанесен слой кокса термореактивной смолы. При этом толищна сло  кокса тер мореактивной смолы составл ет О,20 ,5 диаметра углеродного волокна.. Нанесение сло  кокса термореактивной смолы на волокна, т.е. между волокнами и пироуглеродной основой, позвол ет резко увеличить адгезионную св зь между ними за счет рыхлой структуры сло , заполн емой пироуглеродом , и промежуточного значени  коэффициента термического расширени  (КТР) сло  относительно КТР волокна и пироуглерода. При этом толщина сло  0,2-0,5 диаметра угле- родного волокна  вл етс  оптимальной . Уменьшение ее менее 0,2 не обеспечивает достижени  существенного эффекта, а увеличение более 0,5 приводит к разупрочнению прессформы как за счет уменьшени  количества армирующего наполнител , так и за счет того., что рыхла  структура кокса большой толщины заполн етс  пироуглеродом лишь частично, а незаполненна  часть снижает физикомеханические характеристики прессформы . На фиг, 1 показана пресс-форма, местный разрез, на фиг. 2 - часть структуры материала пресс-формы при увеличении. Согласно фиг. 1 и 2 oi - угол расположени  волокон относительно оси пресс-формы, 1 - углеродное волокно, 2 - слой кокса термореактивной смолы , 3- пироуглерод. Толщина сло  кокса термореактив- . ной смолы d (0,2-0,5) Д, где Д диаметр углеродного волокна. Пресс-форму изготовл ют следующим образом. Углеродное волокно 1, например марки ВМН-3, ВМН-4, вз тое в виде непрерьгоных нитей или жгутов, непрерьтно пропускают через ванну с раствором (ацетоновым или спиртовым) термореактивной смолы, а затем через сушилку. Требуема  толщина наносимого сло  смолы (и, следовательно , кокса, так как он образуетс  после карбонизации) регулируетс  концентрацией раствора смолы (20-50%) и временем пребывани  волокна .в ванне (или изменением проходимого в ней рассто ни ), Высушенное волокно с помощью нитеукладчика наматывают на графитовый цилиндрический шаблон под углом оС к шаблону (фактически оси буду щей пресс-формы) по спирали на требуемую длину шаблона (высоту прессформы ) до образовани  на шаблоне

31

(требуемой толщины) сло  волокон, покрытых термореактивной смолой. Далее сборку (вместе с графитовым шаблоном) помещают в обжиговую печь и термообрабатьюают в углеродной засыпке или в среде инертного газа до 700-1000С (при необходимости в зависимости от температуры эксплуатации пресс-формы дополнительно термообрабатывают в вакууме до 2000-2500°С) с образованием на волокнах сло  кокса термореактивной смолы 2 (тол891ной 0,2-0,5 диаметра волокон).

Далее пориста  заготовка прессформы легко снимаетс  с графитового , шаблона. Ее помещают в реактор дл  уплотнени  пироуглеродом, в котором при 800-1100°С циркулирует метан (в вакууме 10-20 мм рт.ст.).

Пространство между покрытыми волокнами заполн етс  пнроуглеродом 3, печь выключают. Заготовку механически дообрабатывают до требуемого размера, и получают высокопрочную

69434

пресс-форму. Долговечность прессформы в зависимости от прессуемых порошков возрастает в 1,5-2,5 раза.

При гор чем прессовании тугоплавJ ких порошков, например карбида кремни  при и давлении 800 кгс/см, в направлении, перпендикул рном оси прессовани , развиваютс  значительные нагрузки, которые

fO при использовании предлагаемой прессформы повьшенной прочности не привод т к ее разрушению, как это имеет место в известном решении.

В табпице приведены результаты исJ5 пытани  пресс-формы с внутренним диаметром 30 мм и толщиной стенки 2,1 мм при с использованием волокна диаметром 6-8 мкм при различных значени х толщин сло  кокса.

20

Предложенна  пресс-форма может найти широкое применение в порошковой металлургии и производстве тугоплавких материалов методом гор чего прессовани .

I.

а 

15-30 30-60 15-40 60-90 60-90

90 15-75

6,0

12 20 17 30 20 10 7 5,2 5,3 5,1 5,1 7,0 7,5

Фиг.1

Claims (2)

1. ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ГОРЯ-

ЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ, преимущественно тугоплавких материалов, выполненная в виде полого цилиндра из углеродных волокон, расположенных под углом 15-90° к его оси, пространство между которыми заполнено пироуглеродом, отличающаяс я тем, что, с целью повышения долговечности и улучшения физикомеханических характеристик прессформы, на углеродные волокна нанесен слой кокса термореактивной смоЛЬ! а

2. Пресс-форма по π. 1, отличающаяся тем, что толщина слоя кокса термореактивной смолы составляет 0,2-0,5 диаметра углеродного волокна.

Фиг .1

1 1136943