SU1219252A1 - Способ получени пористого спеченного материала - Google Patents

Description

.11

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к получению пористых порошковых изделий, и может быть использовано при получении фильтров, пористых элементов токовводов.

Цель изобретени  - повышение прочности материала и фильтрук цих свойств.

Предложенный способ осуществл ют следующим образом.

Порошок сплава доэвтектического состава смешивают с мелкодисперсной средой (например, с порошком оксида алюмини ), что предотвращает спекание между частицами, и термообра- батывают при температуре выше эвтектической горизонтали, но ниже линии ликвидус (в интервале температур 1,2 температуры эвтектики - 0,9 температуры ликвидус).

После термообработки порошок отсеивают от оксида алюмини , формуют любым известным способом и спекают в диапазоне температур вьше эвтектической горизонтали, но ниже температуры термообработки (в диапазоне температур t,1 температуры эвтектики - 0,8 температуры ликвидус ) . После спекани  изделие закалив гоот. Спо,соб заключаетс  в разделении частицы порошка при термообработке на нижнюю и твердую фазы. Этот процесс происходит при термообработке в диапазоне, между температурой эвтектики и температурой ликвидус, котора  строго определена дл  сплава конкретного химического составао Ниже температуры эвтектики не произойдет выделение жидкой фазы а вьше температуры ликвидус все част1щы полностью расплав тс , что в обоих случа х не позволит создать плакирующий слой.

Однако дл  того, чтобы при термообработке жидка  фаза полностью вьшша на поверхность частицы по границам твердой фазы и создала плаки- рзт ций слой, необходим ее нагрев до 20% выше температуры фазового перехода. Это св зано с необходимостью создани  определенного угла смачивани   эадкостью твердой фазы, То есть дл  создани  плакирующего сло  необходим нагрев выше 1,2 температуры эвтектики.

В то же врем  условием сохранени  открытой пористости при жидкофазном

252

спекании порошка  вл етс  наличие жидкой фазы по объему, не превышающему 35% по отношению к объему всей частицы, такое количество

5 жидкой фазы возникает при нагреве порошка до температуры, не превьппаю- щей Oj9 температуры ликвидус. Следовательно , термообработка порошка в диапазоне температур 1,2

10 температуры эвтектики - 0,9 температуры ликвидус приводит к возникновению плакирующего сло  на поверхности частиц и в то же врем  обеспечивает наличие такого количества

15 жидкой фазы, которое при последующем спекании позвол ет сохранить открытую пористость.

При термообработке ниже 1,2 температуры эвтектики вьщеливша с  жид20 ка  фаза не сформирует плакирующего сло , а при нагреве выше 0,9 температуры ликвидус плакирукнций слой будет настолько большим, что при последующем спекании исчезнет от25 крыта  пористость.

Температура спекани  определена диапазоном 1,1 температуры эвтектики - 0,8 температуры ликвидус. Нижний предел обусловлен тем, что дл 

30 полного перевода в жидкое состо ние технических сплавов необходим нагрев до 10% выше температуры плавлени . То есть дл  перевода в жидкое состо ние плакирук цего сло  необходима температура равна  или выше 1,1 температуры эвтектики. Температура спекани  не должна превьш1ать 0,9 температуры термообработки, что составл ет 0,8 температуры ликвидус.

.jj Это объ сн етс  тем, что при более низкой температуре диффузионные процессы идут неинтенсивна. При этом плакирующий слой находитс  в жидком состо нии, чем обеспечивает

.- качественный контакт между частицами и высокие механические свойства пористого порошка материала, а тверда  фаза, в свою очередь, удерживает форму и размеры частиц неизменными , что позвол ет получить высокую стабильность фильтрзпошлх характеристик .

50

При температуре ниже 1,1 темпера- т уры эвтектики не произойдет полно- 55 го расплавлени  плакирующего сло , что не позволит получить качественного контакта между частицами. Спекание при температуре вьше 0,8

температуры ликвидус приведет к изменению  дра твердой фазы и увеличению усадки, что ухудшает стабильность фильтрующих характеристик.

Пример 1. Пористьш порошковый материал получают путем спекани  в состо нии свободной засыпки порошка доэвтектического сплава медь-олово-фосфор (89% Си - 10% Sn 1% Р), дл  которого температура эвтектики составл ет бЗТ С, а температура ликвидус , следующим образом: исходный порошок с размером частиц 0,315-0,4 мм смешивают с порошком оксида алюмини  с размером частиц 0,025 мм в соотношении 3:7 по объему и термообрабатывают при 860°С в течение 5 ч. Атмосфера печи - диссоциированньй аммиак. После термообработки порошок отсеивают из оксида алюмини . После отсева порошок засьшают в форму из нержавеющей стали и спекают при 720°С в течение 15 мин. Сразу же после спекани  материал закаливают путем проталкивани  лодочки в водо- охлаждаемый холодильник. В данном случае температура термообработки находитс  в середине диапазона 1,2 температуры эвтектики - 0,9 температуры ликвидус (760-880 С). Тем- пература спекани  также находитс  в середине диапазона 1,1 температуры эвтектики - 0,8 температуры ликвидус (690-790 С) . Дл  сравнени  производ т изготовление пористого спеченного материала из порошка этого сплава на границе за вл емых пределов и за пределами граничных значений. Граница за вл емых пределов: термообработка при температуре 1,2 температуры эвтектики, спекание 1,1 температуры эвтектики, а также термообработка 0,9 температур ликвидус, спекание 0,8 температуры ликвидус. С нарушением границ за влемых пределов: термообработка при температуре 1,16 температуры эвтектики , спекание 1,1 температуры эвтектики , термообработка 1,2 температуры эвтектики, спекание 1,02 температуры эвтектики, термообработка

19252

0,93 температуры ликвидус, спекание 0,81 температуры ликвидус, термообработка 0,9 температуры ликвидус, спекание 0,87 температуры ликвидус. 5 Измеренные значени  коэффициента проницаемости ( ), предела прочности на разрыв (бц ) и стабильности

этих характеристик с и представг в

лены в табл. 1.

Примеры 2иЗ. Производ т изготовление пористых сп еченных материалов из порошка доэвтектического сплава 99% Fe - 1% С (температура эвтектики 1130 С, температура ликвидус 1560°С), а также из порошка сплава 99% АЕ - 1% Si (температура эвтектики 530°С, температура ликвидус 720 С). Измеренные значени  коэффициентов проницаемости, предела прочности на разрыв и стабильности их характеристик представлены в табл. 1.

Из данных табл. 1 следует, что

при нарушении граничных диапазонов ухудшаетс  либо механическа  прочность , либо стабильность фильтрующих характеристик пористого материала. В табл. 2 приведено сравнение

свойств пористых спеченных материалов , полученных предложенными и известными способами.

Из приведенных результатов следует , что по сравнению с известным способом предложенный способ увеличивает прочность дл  сплава 99% Си - 10% Sn - 1% Р в три раза, дл  сплава 99% Fe - 1% С в 2,8 раза, дл  сплава 99% АС - 1% Si в 1,5 раза. Стабильность проницаемости возросла дл  сплава 99% Си - 10% Sn - 1% Р в Д раза, 99% Fe - 1% С в 3,6 раза, 99% АС - 1% Si в 2,1 раза, а стабильность пористости дл  этих сплавов соответственно в 6,6 2,31 1,8 раза.

При этом наблюдаетс  увеличение и абсолютных значений фильтруклцих характеристик (пористости и проницаемости ) .

1375

1260

w«

1350

1220

(1.2Т,) (1.1Т,)

«1350 1200 (1,2 Т,д) (1,07 Тзв)

Таблица 1

Середина диапа- зона

Нижн   граница диапазона

При спекании нё расплавилс  слой плакировки

Не образовалс  слой плакировки

Верхн   граница диапазона

Плакированный слой по объему превьшает 35% объема частицы

Изменилась форма  дер твердой фазы и форма частиц при спекании

0,4

15 0,4 15 0,4

2,5 Середина диапазона

25 -Нижн   граница диапазона

45 При спекании не расплавилс  слой; плакировки

1300 1220 (1.15 T,J (1,1 Т,в)

1350

(0,9 Т;)

Порошок до- эвтектического сплава

99% Fe - 1480

1% С , (0,98 Tj

1950

(0,9 Т)

670

595

t

660

610

Продолжение табл.

18 0,4

0,3

48

15

При термообработке не образовалс  слой плакировки

Верхн   граница диапазона

20 0,06 45 0,12

59

50

Объем сло  плакировки больше 35%

При спекании изменилась фор- на 5здер твердой фазы и форма частиц

6 0,4 6 0,4

15 0,4

20 0,4

6 0,4

6 0,05

25

25

25

20

25

50

Середина диапазона

Нижн   граница диапазона

При термообработке не образовалс  слой плакировки

При спекании не расплавилс  слой плакировки

Верхн   граница диапазона

Объем сло  плакировки больше 35%

Изменилась форма частиц при спекании

Предлагаемый

720

860

Известный

720

Предлагаемый

1260

1375

1050

Предпагаемый

580

630

Таблица 2

,6

0,3 20 31

30 0,2 80 29

Середина за вл емого диапазона Процесс спекани  характе- 40 ризуетс  большой и неравномерной усадкой

,9

0,4 25 29

,7 29 0,2 92 28

Середина за вл емого диа- 6 пазона

Больша  усадка при спекании , наблюда- 14 етс  сильное изменение формы спекаемых частиц

0,4 25 32

Середина . за вл емого диа- 10 пазона

Извест- ный

500

Составитель В.Нарва Редактор С.Патрушева Техред М.Надь

1190/16 Тираж 757Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал Ш1П Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Продолжение табл.2

,8 18 0,2 55 26

18

Наблюдаетс  отслоение сло  плакировки при спекании , что приводит к уменьшению прочности

Корректор Шекмар

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СПЕЧЕННОГО МАТЕРИАЛА, включающий плакирование металлического порошка, прессование заготовки и спекание, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и фильтрующих свойств материала, в качестве порошка используют порошок доэвтектического сплава, плакирование осуществляют термообработкой металлического порошка в интервале температур

   1,2 температуры эвтектики - 0,9 температуры ликвидус, спекание — в интервале температур 1,1 температуры эвтектики - 0,8 температуры ликвидус, причем после спекания осуществляют закалку.

   SU п„ 1219252

   121