SU1764813A1

SU1764813A1 - Шихта дл получени пористого проницаемого материала

Info

Publication number: SU1764813A1
Application number: SU904832286A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Евстигнеев; Борис Матвеевич Вольпе
Original assignee: Алтайский политехнический институт
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1992-09-30

Abstract

Изобретение относитс к области порошковой металлургии, в частности к пористым проницаемым материалам. Сущность изобретени : предложена шихта дл получени пористого проницаемого материала, котора имеет следующий состав, мас.%: алюминий 23,5-35,5; углерод 4-15; элемент, выбранный из группы, включающей кремний , медь, цирконий, хром, молибден и вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий 23,5-35,5; углерод 4-15; элемент, выбранный из группы , включающей кремний, медь, цирконий, хром, молибден и вольфрам 5-25; титак - остальное. 1 табл.

Description

Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности, к составам шихты дл получени пористых проницаемых материалов методом самораспростран ющегос высокотемпературного синтеза (СВС), и может быть использовано дл получени материалов , наход щих применение дл целей фильтрации, пористого смешени , аэрации и диспергировани .

Известна шихта дл получени пористого проницаемого материала, представл юща собой порошок титана. Материал из известной шихты получают путем спекани шихты в атмосфере аргона в два этапа при 750-920°С в течение 3 ч. Недостатком известной шихты вл етс высока стоимость получаемого материала, обусловленна потребностью в высококачественном титановом порошке, а также энергоемкостью операции спекани .

Известна также шихта дл получени пористого проницаемого материала - алю- минида титана, выбранна в качестве прототипа . Шихта содержит порошки титана и алюмини в эквиатомном соотношении (64 мас.% титана и 36 мас.% алюмини ). Материал из известной шихты получают путем ее формовани , кратковременного нагрева до температуры 300-350°С и инициировани в шихте реакции самораспростран ющегос высокотемпературного синтеза (СВС).

Недостатком известной шихты вл етс то, что по причине превышени температуры плавлени конечного продукта - алюми- нида титана, составл ющей 1665°С, над температурой горени смеси титан-алюмиXS

00

ЕТСЯхД

Сл

ний (1372°С) не происходит образовани литого каркаса пористого материала, в результате чего материал обладает низкой механической прочностью. Структура материала представл ет собой частицы алюми- нида титана, слабо спеченные между собой. При использовании материала при повышенных температурах происходит избирательное окисление в местах спекани частиц за счет повышенной кривизны поверхности , что обусловливает низкую жаростойкость материала.

Цель изобретени - повышение механической прочности и жаростойкости получаемого материала за счет образовани литого каркаса.

Поставленна цель достигаетс тем. что шихта, содержаща титан и алюминий, согласно изобретению, дополнительно содержит углерод и элемент, выбранный из группы, включающей кремний, медь, цирконий , хром, молибден и вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий23,5-35,5

Углерод4-15

Элемент из группы:

кремний, медь, цирконий,

хром, молибден, вольфрам 5-25

ТитанОстальное.

Введение в состав материала углерода и легирующего элемента приводит к тому, что при инициировании в смес х предлагаемого состава реакции СВС, нар ду со слабоэкзотермической реакцией образовани алюминида титана протекают реакции образовани карбида титана и карбида легирующего элемента, избытка тепла которых достаточно дл расплавлени продуктов реакций . В результате образуетс пористый проницаемый материал слитым каркасом и прочностью на сжатие 3-125 МПа, в зависимости от состава. При введении углерода в количестве менее 4 мас,% тепла реакции карбидообразовани недостаточно дл расплавлени продуктов и образовани литого каркаса. При введении углерода свыше 15 мас.% прочность материала недостаточна за счет малого объемного содержани более в зкой алюминидной матрицы.

Образующийс в составе материала карбид легирующего элемента вл етс дополнительным упрочнителем, а также повы- шает жаростойкость материала. При содержании легирующего элемента в количестве менее 5 мас.% упрочнение и повышение жаростойкости, достигаемое за счет образовани карбида легирующего элемента , незначительно. При содержании легирующего элемента свыше 25 мас.% начинаетс разупрочнение каркаса за счет

снижени объемного содержани в зкой матрической фазы.

Дл экспериментальной проверки за вл емого технического решени были подготовлены образцы материала с последующими испытани ми на механическую прочность, жаростойкость, а также исследованием структуры каркаса. Дл эксперимента использовали порошок тита0 на марки ПТХ, порошок алюмини марки АСД-1, технический углерод частотой 98%, а также порошки металлов - легирующих элементов чистотой 98,8% и кристаллический кремний чистотой 98%. Дозировка

5 компонентов осуществл лась с точностью до 10 г на аналитических весах. Смешение компонентов производилось на лабораторном смесителе типа пь на бочка в течение 3 ч. Полученные смеси помещали в

0 вакуумируемый реактор и нагревали с помощью печи электросопротивлени до 660°С, после чего за счет плавлени частиц алюминиевого порошка инициировалась реакци СВС, Получаемые образцы имели

5 вид цилиндрического штабика диаметром 32 мм и высотой 50 мм и использовались дл приготовлени металлографических шлифов , используемых при изучении каркаса, а также дл испытаний на механическую

0 прочность и жаростойкость. Изучение каркаса осуществл лось с помощью оптического микроскопа Неофот-30. Испытани на механическую прочность производились путем сжати цилиндрических образцов с пло5 скопараллельными торцами со скоростью приложени нагрузки, равной 0,002 м/с.

Испытани на жаростойкость производились путем определени изменени массы образцов при выдержке их в муфельной

0 печи в конвективном токе атмосферного воздуха в течение 12 ч.

В таблице приведены полученные характеристики каркаса, а также значени прочности на сжатие и показател жаро5 стойкости образцов с различным соотношением компонентов.

Введение в состав материала легирующего элемента из группы: кремний, медь, цирконий, хром, молибден, вольфрам в ко0 личестве 5-25 мас.% позвол ет повысить механическую прочность материала в 1,2-4 раза по сравнению с прочностью нелегированного материала с тем же составом основных компонентов.

5 Преимуществами за вл емого материала вл ютс повышенные проницаемость и жаростойкость.

Использование за вл емого материала

позволит расширить диапазон рабочих дав лений фильтрующих элементов и аэраторов

за счет увеличени прочности материала; расширить область применени фильтрующих элементов при повышенных температурах за счет большей жаростойкости; снизить энергетические затраты на фильтрацию и аэрирование за счет повышени проницаемости материала.

Claims

Формула изобретени Шихта дл получени пористого проницаемого материала, содержаща титан и алюминий, отличающа с тем, что, с

0

целью повышени прочности и жаростойкости материала, она дополнительно содержит углерод и элемент, выбранный из группы, включающей кремний, медь, цирконий , хром, молибден и вольфрам, при следующем соотноше ии компонентов, мас.%:

Алюминий23,5-35,5;

Углерод4-15;

Элемент, выбранный из

указанной группы5-25;

ТитанОстальное