SU1752517A1 - Способ изготовлени многослоистых спеченных изделий - Google Patents

Abstract

Сущность: металлокерамический порошок засыпают между металлическими сло ми , его уплотн ют, осуществл ют трехступенчатый нагрев в вакууме до температуры спекани , выдерживают при 280°С в течение 2 ч. при 600°С в течение 3 ч, при 800°С 1 ч. После выдержки при 600°С снижают вакуум, а нагрев до 800°С осуществл ют со скоростью 180-200°С/ч. Затем спекают при 1130-1140°С в течение 3-4 ч и охлаждают заготовку с печью до 800°С, после чего осуществл ют продувку печи инертным газом со скоростью 60°С/мин. Уплотнение можно проводить под действием низкочастотных колебаний. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к технологии диффузионной сварки металла с металлокерамикой и может быть использовано дл  получени  биметаллических цилиндрических изделий

Известен способ (аналог) изготовлени  спеченных изделий, по которому порошок металлокерамического материала с помощью пресс-формы запрессовывают до пористости 5-25% в полость цилиндрической металлической детали, нагревают до температуры рекристаллизации

Недостатками этого способа  вл ютс  дефекты по оплавлению и ни.кие механические свойства соединени  металл-металлокерамика

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  спеченных изделий, включающий запрессовку металлокерамического порошка, трехступенчатую термообработку с изотермическими выдержками, спекание и охлаждение вначале с печью, а затем продучкой инертным газом

Недостатками этого способа  вл ютс  наличие трещин и низка  прочность на разрыв .

Цель изобретени  - уменьшение тре-, щин оплавлений и увеличение прочности на разрыв.

Цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  спеченных изделий, включающему запрессовку металлокерамического порошка, трехступенчатую термообработку с изотермическими выдержками, спекание и охлаждение вначале с печью, а затем продувкой инертным газом, термообработку осуществл ют в вакууме мм рт.ст. и выше с изотермической выдержкой при достижении 600°С. в течение 3 ч, после чего снижают вакуум и осуществл ют дальнейший подъем температуры со скоростью 180-200°С/ч и выполн ют другую изотермическую выдержку при 800°С в течение 1 ч, окончательную изотермическую выдержку выполн ют при 980°С в течение 2 ч, затем спекают при 1130-1140°С в течение 3-4 ч, после чего охлаждение с печью ведут в услови х вакуума до 800°С а продувку печи

VJ

СЛ Ю СЛ

инертным газом производ т со скоростью 60°С в мин.

Образование расслоений в металлокерамике  вл етс  результатом деформационных напр жений и вли ни  разницы сечений двух разнородных материалов при критических скорост х нагрева.

Запрессовка металлической шихты сопровождаетс  наличием деформационных напр жений, которые не могут релаксиро- вать при быстром нагреве садки и быстром охлаждении, В процессе дальнейшего спекани  и охлаждени  напр жени  начинают про вл тьс  разрушением наиболее ослабленного по прочности материала,

Причиной низкого качества сцеплени  по границе раздела металлокерамика - металл  вл ютс  поры, сосредотачивающиес  на границе соединени  в результате процессов газообразовани  и газовыделени . Газообразные продукты взаимодействи  (кислород, азот, водород) образуютс  в ме- таллокерамической шихте при ее изготовлении , а также при изготовлении заготовок. При высокой скорости нагрева газообразные продукты сгорани , расшир  сь в объеме/ не успевают удал тьс  из запрессованного объема металлической шихты, остава сь в материале и на границе соединени , преп тствуют диффузии двух материалов. Наиболее интенсивное газообразование и газовыделение происходит в интервале температур 650, 800-900°С.

Легкоплавка  эвтектика образуетс  в результате воздействи  температуры и вакуума на отдельные частички, которые не св заны или слабо св заны в материале прессованием, и представл ют собой твердый раствор никельхрома. Эвтектика в виде жидкой фазы проникает по порам под воздействием вакуума, про вл етс  на поверхность заготовок, обедн   материал металлокерамики легирующими элементами , вызыва  оплавлени .

Процессы термообработки и спекани , помимо чисто структурных изменений, происход щих в материалах, способствуют сн - тию остаточных напр жений после прессовани , изменению физических и механических свойств материала, восстановлению окислов, рекристаллизации и диффузионной сварке разнородных материалов ,

Происход щие при термообработке и спекании металлических порошков и разнородных материалов физико-химические процессы подраздел ютс  на несколько стадий: образование газообразных продуктов сгорани  и их перемещение на стадии, когда замкнутые поры еще не сформировались , а границы контакта исчезли или существенно сместились; беспор дочное перемещение фаз пустоты ; дегазаци , которой может способствовать высокий вакуум на 5 начальной стадии нагрева; гомогенизаци , припекание частичек, сохран ющих индивидуальность; уменьшение числа и размеров уже сформировавшихс  изолированных пор; образование цепочки пор от газообраз- 0 ных продуктов, стрем щихс  двигатьс  к линии соединени  металл - металлокерамика,

Предлагаемый способ запрессовки с вибрацией, первоначальный высоковакуумный нагрев с изотермическими выдержка- 5 ми, затем быстрый нагрев при сниженном вакууме и медленное охлаждение до критических температур позвол ют исключить брак по трещинам, расслоени м оплавлений и стабилизировать высокий уровень ме- 0 ханических свойств.

Дл  определени  сравнительных характеристик известных и предлагаемого способов производились соответствующие эксперименты на установке ИМАШ-5С с ис- 5 пользованием металлокерамического материала УМБ-4С.

Результаты проведени  испытаний сведены в табл.1 и 2.

Пример. Изготавливали 3-слойные 0 уплотнительные заготовки колец из стали марки ХН55 МБЮ, пространство между которыми запрессовывали при уд. давлении 8 кг/мм2 при комнатной температуре до пористости 3,5%. При этом запресовку осущест- 5 вл ли под воздействием на деталь низкочастотной вибрации частотой 1,5-5,0 Гц в течение 30-45 с.

После этого заготовки помещали в вакуумную печь и осуществл ли нагрев при ва- 0 кууме 1-10 мм рт.ст. с изотермическими выдержками при Т 600°С 3 ч. Дальнейший нагрев производилс  в вакууме -1 со скоростью 180°С/мин. При Т 800°С и выдержке 1 ч и при 980°С в течение 2 ч 5 спекание производили при Т 1135°С в течение 3,5 ч. Охлаждали садку до Т 800°С с печью, а затем в камере охлаждени  с продувкой аргоном со скоростью не менее 60°/мин. Предлагаемые режимы позволили 0 гомогенизировать структуру с равномерным распределением пор, без оплавлени  и трещин с компактной линией соединени .

Прочность на разрыв при этом составила 17 кг/мм .

Claims (2)

1. Формула изобретени  5 1. Способ изготовлени  многослоистых спеченных изделий, включающий засыпку между сло ми металлокерамического порошка и его уплотнение, трехступенчатый нагрев с изотермическими выдержками до

   температуры спекани , спекание и охлаждение в начале с печью, а затем продувкой инертным газом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества изделий, трехступенчатый нагрев провод т в вакууме с выдержками при 980°С в течение 2 ч, при 600°С в течение 3 ч, при 800°С 1 ч, причем после выдержки при 600°С снижают вакуум, а нагрев до 800°С осуществл ют со скоростью 180-200°С/ч, спекание провод т при 1130-1140°С в течение 3-4 ч, охлаждение с печью провод т до 800°С, а продувку инертным газом осуществл ют со скоростью 60°С/мин.
2. 2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что, с целью повышени  плотности, уплотнение провод т под действием низкочастотных колебаний.