СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОФУЛЛЕРИТА Российский патент 2002 года по МПК B22F3/105 

Описание патента на изобретение RU2178350C2

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения исходного материала при производстве алмаза, а также износостойких деталей путем их поверхностного упрочнения.

Известен способ получения металлофуллеритовой матрицы из смеси высокоуглеродистой и низкоуглеродистой железных составляющих. Согласно этому способу высокоуглеродистую составляющую (чугун) смешивают с низкоуглеродистым железным сплавом в количествах, необходимых для формирования смеси с определенным содержанием углерода, затем смесь нагревают до температуры, при которой высокоуглеродистая составная часть расплавляется, а низкоуглеродистая остается твердой. В процессе выдержки при этой температуре происходит выравнивание состава сплава по углероду. После этого смесь нагревают до температуры равновесия между жидким и твердым состояниями и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимом для формирования металлофуллерита. Заключительная стадия технологического процесса - охлаждение смеси до комнатной температуры [патент США N 5288342, 1999] [1] .

Недостатками этого способа являются необходимость нагрева до высоких температур, потребность в дорогостоящем печном оборудовании, обеспечивающим нагрев до 1300 - 1400oC, большая продолжительность процесса, высокие затраты электроэнергии.

Предлагаемый способ отличается простотой и позволяет резко сократить продолжительность всего цикла получения металлофуллеритовой матрицы.

Заявляемый способ получения металлофуллерита, включающий приготовление смеси на основе железа и последующую ее обработку, отличается тем, что смесь готовят из порошков железа и фуллерена C60, затем прессуют и обрабатывают в вакууме сильноточной низковольтной микродугой диаметром 5 - 20 мкм, функционирующей в быстроперемещающихся микропятнах в течение 60 с.

Заявляемый способ отличается от известного составом исходного материала и отсутствием операции печного нагрева.

Способ получения железофуллеритовой матрицы в поверхностном слое прессовки из смеси железа с фуллереном C60 включает:
- приготовление шихты состава 92% технического железного порошка марки ПЖР 3.200.28, 8% фуллерена C60;
- прессование шихты при давлении 700 МПа:
- обработка поверхности прессовки сильноточной низковольтной вакуумной дугой, функционирующей в быстроперемещающихся микропятнах.

Ток микродуги составляет 50-60 А при плотности 106-108 А/см2. Общее время обработки поверхности прессовки микродугами, имеющими диаметр 5 - 20 мкм, составляет 60 с при скорости их перемещения по обрабатываемой поверхности 8 - 30 м/с. Вакуум в процессе обработки образца поддерживают в пределах 2•10-2-8•10-3 Па. Время функционирования микродуги на одном месте - 10-3-10-5 с при локальном разогреве поверхности до температуры 4,7•103 -7,7•103oC. При воздействии микродуги на поверхность наряду с высоким температурным градиентом активное участие в фазообразовании и обработке структуры материала оказывает и импульсная отдача взрывной электронной эмиссии ввиду того, что давление в основании микродуги составляет 100 - 300 атмосфер.

После обработки согласно данным рентгеноструктурного анализа в образце содержится исходная ГЦК-фаза C60 и образуется новая металлофуллеритовая фаза, табл. 1.

Вывод о формировании металлофуллерита в предлагаемом способе его получения подтверждается совпадением межплоскостных расстояний полученной фазы и металлофуллеритовой фазы, образующейся в железоуглеродистом сплаве, полученном из смеси высокоуглеродистого и низкоуглеродистого железа согласно патенту США [1] , табл. 2.

Из сравнения табл. 1 и 2 следует, что совпадают линии 4,14-4,12; 3,73-3,71 и 3,56-3,56. Эти линии появляются после обработки на фоне линий фуллерена C60.

Таким образом, обработка электрической дугой поверхности прессованного образца из смеси железного порошка и фуллерена C60 приводит к формированию металлофуллерита, причем для этого не требуется высокотемпературного длительного печного нагрева. Полученный таким способом материал может быть использован как промежуточный для его последующей быстрой закалки с целью превращения металлофуллерита в алмаз [патент США N 5449491, 1995] .

Похожие патенты RU2178350C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 1998
  • Анциферов В.Н.
  • Оглезнева С.А.
  • Лапчинский В.Ф.
  • Шацов А.А.
RU2148490C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА ИЗ ФУЛЛЕРЕНА 1995
  • Анциферов В.Н.
  • Костиков В.И.
  • Оглезнева С.А.
RU2087576C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННОЙ ТРУБЫ 1999
  • Данченко Ю.В.
RU2149743C1
СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 1997
  • Анциферов В.Н.
  • Завертяев А.В.
  • Рожкова Л.Т.
  • Смышляева Т.В.
  • Шацов А.А.
RU2120352C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПСЕВДОСПЛАВА БРОНЗА-СТАЛЬ 1999
  • Анциферов В.Н.
  • Вакутин А.П.
  • Шацов А.А.
  • Ряпосов В.А.
RU2163270C2
ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ИСПАРИТЕЛЬ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ 1993
  • Анциферов В.Н.
  • Косогор С.П.
  • Макаров А.М.
RU2077604C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН 1995
  • Анциферов В.Н.
  • Британ А.С.
  • Халтурин В.Г.
RU2083534C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК В ВАКУУМЕ 1992
  • Анциферов В.Н.
  • Косогор С.П.
RU2066704C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПОРОШКА НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ 1996
  • Анциферов В.Н.
  • Севастьянова И.Г.
RU2136443C1
ФИЛЬТР 1993
  • Данченко Ю.В.
  • Тарасов А.В.
RU2093248C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 178 350 C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОФУЛЛЕРИТА

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для получения исходного материала при производстве алмаза, а также износостойких деталей путем их поверхностного упрочнения. Способ включает приготовление смеси на основе железа и последующую ее обработку, при этом смесь готовят из порошков железа и фуллерена С60, затем прессуют и обрабатывают в вакууме сильноточной низковольтной микродугой диаметром 5-20 мкм, функционирующей в быстроперемещающихся микропятнах в течение 60 с. Изобретение позволяет резко сократить продолжительность всего цикла получения металлофуллеритовой матрицы. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 178 350 C2

Способ получения металлофуллерита, включающий приготовление смеси на основе железа и последующую ее обработку, отличающийся тем, что смесь готовят из порошков железа и фуллерена С60, затем прессуют и обрабатывают в вакууме сильноточной низковольтной микродугой диаметром 5-20 мкм, функционирующей в быстроперемещающихся микропятнах в течение 60 с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2178350C2

US 5288342 А, 22.02.1994
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА ИЗ ФУЛЛЕРЕНА 1995
  • Анциферов В.Н.
  • Костиков В.И.
  • Оглезнева С.А.
RU2087576C1
УСИЛЕННАЯ ТАКТИЛЬНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ И ОПТИЧЕСКИ ПОЛУПРОЗРАЧНАЯ ПЛЕНКА ДЛЯ УПАКОВКИ 2015
  • Лафлёр Эдвард Э.
  • Эрнандез Клаудиа
  • Нунгэссер Эдвин
  • Чэнь Сюймин
RU2684090C2
Домовый номерной фонарь, служащий одновременно для указания названия улицы и номера дома и для освещения прилежащего участка улицы 1917
  • Шикульский П.Л.
SU93A1
Экономайзер 0
  • Каблиц Р.К.
SU94A1

RU 2 178 350 C2

Авторы

Анциферов В.Н.

Гревнов Л.М.

Дунюшкин А.Н.

Косогор С.П.

Даты

2002-01-20Публикация

2000-01-18Подача