ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК C22C9/00 C22C32/00 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к дисперсно-упрочненным материалам на основе меди, и может быть использовано в машиностроении, химической и электротехнической промышленности, например, для изготовления электродов контактной сварки.

Известен высокопрочный медный сплав по заявке Японии (JP) N 59-50740 от 10.12.84, МКИ C 22 C 9/00, содержащий, мас.%: 1-5 Ti, 0,1-3,0 Cr и/или циркония, 0,005 - 0,1 Si, магния, германия и/или бора, остальное медь. Данный сплав получают методом плавления, для чего применяется дорогостоящее оборудование. Получаемый сплав используется в электротехнической промышленности, однако о целесообразности использования его в сварочном производстве информация отсутствует. Сплав воспроизвести в порошковом варианте не представляется возможным.

Известен другой дисперсно-твердеющий сплав на основе меди по заявке ЕПВ (ЕР) N 0117918 от 12.09.84, содержащий кроме меди, 1-3 ат.% Ti и 0,5-4 ат.% Al. Сплав применяется для изготовления контактных электрических пластин и упругих элементов. Данный материал не может использоваться для изготовления наконечников для электродов контактной сварки из-за низкой электропроводности (≤ 30% от электропроводности чистой меди). Этот сплав принят в качестве прототипа. Предлагаемый композиционный материал устраняет эти недостатки. Это достигается тем, что дисперсно-упрочненный материал, содержащий медь, титан, дополнительно содержит углерод, гидрид титана (TiH₂) при следующем соотношении компонентов мас.%:
Титан - 1 - 4
Гидрид титана - 0,5 - 1,0
Углерод - 0,15 - 0,35
Медь - Остальное
Введение в состав композиционного материала углерода улучшает технологические свойства порошковой смеси, например, при механическом легировании (предотвращает перегрев аттриторов за счет снижения трения между частицами порошков и мелющихся элементов - шаров и между частицами порошков, шаров и стенками рабочего объема аттритора). Кроме того, углерод, соединяясь с титаном при нагреве, образует дисперсные частицы карбидов титана.

Введение в композиционный материал гидрида титана позволяет защищать от окисления при нагреве брикетов и частично восстанавливать оксиды в медной матрице. Гидрат титана, содержащий 3,4 - 3,6% водорода, является хорошим восстановителем оксидов (см. книгу В.С.Устинов, Ю.Г.Олесов и др. Порошковая металлургия титана - технология, гидрирование металлического титана, М.: Металлургия, 1981, стр. 42-43).

Предлагаемое техническое решение характеризуется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример. Шихту в виду гранул получали механически легированием порошковых компонентов системы Cu-Ti-C в аттриторе емкостью 45 л. Гранулы после механического легирования смешивали с порошком гидрата титана. Холодное прессование из смеси брикета в виде цилиндра диаметром (50 - 70) мм длиной 100 - 200 мм с плотностью 6,7 - 7,0 г/см³ осуществляли в металлической пресс-форме при давлении 700 - 800 МПа.

Полученный брикет нагревали в электропечи в атмосфере воздуха при температуре 820 - 900^oC в течение 30 - 60 мин в зависимости от объема брикета. При этом брикет помещали в капсулу в виде стакана размером рабочего пространства объема брикета с минимальными зазорами между стенками капсулы и брикета. Затем нагретый брикет подвергали горячей деформации - экструзии на диаметре 13,5 - 17,5 мм. Плотность прутков составляла 8,6 - 8,7 г/см³.

Для экспериментальной проверки заявляемого материала были подготовлены брикеты составов с различным соотношением титана, гидрида, титана, графита и меди.

Составы материалов брикетов и результаты испытаний по определению физико-механических свойств полуфабрикатов представлены в таблице.

Материал содержит медь, титан, гидрид титана и углерод при следующем соотношении компонентов, мас. %: титан 1-4; гидрид титана 0,5-1,0; углерод 0,15-0,35; медь - остальное. Изобретение может быть использовано в машиностроительной, химической и электротехнической промышленности, например, для изготовления электродов контактной сварки. 1 табл.

Дисперсно-упрочненный композиционный материал, содержащий медь, титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрид титана и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Титан - 1 - 4
Гидрид титана - 0,5 - 1,0
Углерод - 0,15 - 0,35
Медь - Остальноее