СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2007 года по МПК B22F3/11 C22C1/08 

Описание патента на изобретение RU2300444C2

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых, проницаемых ячеистых материалов.

Известен шликерный или суспензионный способ получения высокопористых ячеистых металлов и сплавов (В.Н.Анциферов, О.П.Кощеев, В.В.Камелин, В.И.Кичигин. Химические и электрохимические процессы получения высокопористых ячеистых материалов, Москва, "BLUE APPLE", 1999, стр.14-23), включающий подготовку полимерной подложки, в основном из пенополиуретана, к нанесению металлического покрытия, приготовление концентрированной суспензии металлического порошка (шликера), пропитку структурообразующей матрицы суспензией металлического порошка, отжатие избытка шликера, сушку полученной заготовки, удаление полимерной подложки и спекание.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения пористого металла (а.с. №577095, B22F 3/10, 1977), заключающийся в приготовлении суспензии металлического порошка в растворе органического вещества, в частности карбоксиметилцеллюлозы натрия, нанесение суспензии на подложку и последующее спекание полученной заготовки. Недостатком является невозможность получения сплавов заданного состава с оптимальными свойствами, такими как коррозионная стойкость, окалиностойкость, повышенная прочность, низкий коэффициент линейного расширения.

Технической задачей заявляемого технического решения является получение высокопористых, проницаемых ячеистых материалов на металлической основе, имеющих микроструктуру сплавов со специфическими присущими данному сплаву свойствами.

Технический результат достигается тем, что в способе получения высокопористых сплавов, включающем приготовление суспензии металлического порошка в растворе органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ, спекание полученной заготовки, суспензию готовят из смеси порошков, состав и процентное содержание компонентов которой соответствуют получаемым сплавам, удаление органических веществ проводят в восстановительной атмосфере или в вакууме при температуре 150-700°С со скоростью нагрева 100-200 град/час, спекание заготовки проводят с выдержкой при температуре 800-1250°С в течение 1-4 часов.

Технический результат достигается за счет того, что для получения сплава с заданным составом и, соответственно, с заданными свойствами при приготовлении суспензии используют порошок не одного металла, а смесь порошков, соответствующую по составу получаемому сплаву.

Термообработка полученной шликерным способом заготовки включает две основные стадии:

- удаление органических составляющих композиции при температурах деструкции органики;

- спекание при температурах Тсп=0,7-0,9Тпл, где Tсп - температура спекания, Тпл - температура плавления спекаемого материала.

Экспериментально выявлены оптимальные температурные режимы обеих стадий: удаления органических веществ - при температуре 150-700°С со скоростью нагрева 100-200 град/час, спекания заготовки - с выдержкой при температуре 800-1250°С в течение 1-4 часов.

Способ осуществляется следующим образом. Приготавливают смесь порошков, по составу соответствующую составу сплава. Далее приготавливают суспензию смеси порошков в растворе клеящего органического вещества; суспензией пропитывают пористый полимерный материал, например пенополиуретан (ППУ), удаляют избыток суспензии, заготовку высушивают. Нагреванием в восстановительной атмосфере или в вакууме термодеструкцией удаляют органические компоненты заготовки и спекают таким образом, чтобы в процессе выдержки при высокой температуре произошло не только спекание частиц друг с другом, но и гомогенизация сплава.

Пример 1. Для получения высокопористого инвара марки Н36 смешивали 36 мас.% порошка никеля и 64% порошка железа с размерами частиц менее 20 мкм. Приготовили водный раствор поливинилового спирта (ЛВС) с его содержанием 5 мас.%. Далее приготовили суспензию смеси порошков с соотношением массы порошка и водного раствора ПВС 100/20. Суспензией пропитали погружением и деформацией открытоячеистый образец ППУ с плотностью 30 кг/м3, далее обжатием в валках удалили из ППУ избыток суспензии до плотности влажной заготовки 300 кг/м3, далее заготовку высушили в токе воздуха. Высушенную заготовку с плотностью 256 кг/м3 для удаления ППУ и ПВС в атмосфере водорода нагревали от 150 до 600°С со скоростью 150 град/час. Далее без контроля скорости нагревали до 1200°С и выдержали 2 часа. После спекания получили высокопористый, проницаемый ячеистый сплав - инвар состава 36,0 мас % никеля 64 мас.% железа с плотностью 440 кг/м3 и пористостью 94,5%. Анализ микроструктуры, рентгенофазовый анализ и измерение коэффициента линейного расширения в интервале температур 20-150°С подтвердили, что полученный высокопористый, проницаемый сплав соответствует инвару.

Пример 2. Для получения высокопористого сплава нихром марки Х20Н80 смешивали 20 мас.% порошка хрома и 80 мас.% порошка никеля со средними размерами частиц менее 15 мкм. Приготовили водный раствор поливинилового спирта (ПВС) с его содержанием 7 мас.%. Далее приготовили суспензию смеси порошков с соотношением массы порошка и водного раствора ПВС 100/25. Суспензией пропитали погружением и деформацией открытоячеистый образец ШТУ с плотностью 28 кг/м3, далее обжатием в валках удалили из ППУ избыток суспензии до плотности влажной заготовки 400 кг/м3. Далее заготовку высушили в токе воздуха. Высушенную заготовку с плотностью 312 кг/м для удаления ППУ и ПВС в атмосфере водорода нагревали от 150 до 700°С со скоростью 150 град/час. Далее без контроля скорости нагревали до 1250°С и выдержали 2 часа. После спекания получили высокопористый, проницаемый ячеистый сплав - нихром состава 20,0 мас % хрома, 80 мас.% никеля, с плотностью 541 кг/м3 и пористостью 93,5%. Анализ микроструктуры, определение параметра решетки и измерение электропроводности подтвердили, что полученный высокопористый, проницаемый открытоячеистый сплав соответствует нихрому.

Пример 3. Для получения высокопористой нержавеющей стали марки Х18Н9 смешивали три порошка: 18 мас.% порошка хрома, 9 мас.% порошка никеля и 73 мас.% порошка железа. Приготовили водный раствор поливинилового спирта (ПВС) с его содержанием 7 мас.%. Далее приготовили суспензию смеси порошков с соотношением массы порошка и водного раствора ПВС 100/18. Суспензией пропитали погружением и деформацией открытоячеистый образец ППУ с плотностью 28 кг/м, далее обжатием в валках удалили из ППУ избыток суспензии до плотности влажной заготовки 200 кг/м3. Далее заготовку высушили в токе воздуха. Высушенную заготовку с плотностью 174 кг/м3 для удаления ППУ и ПВС в атмосфере водорода нагревали от 150 до 600°С со скоростью 150 град/час. Далее без контроля скорости нагревали до 1200°С и выдержали 2 часа. После спекания получили высокопористый, проницаемый ячеистый сплав - нержавеющую сталь состава Х18Н9 (18,0 мас.% хрома, 9,0 мас.% никеля, остальное железо) с плотностью 286 кг/м3 и пористостью 97,0%. Анализ микроструктуры, рентгенофазовый анализ подтвердили, что полученный высокопористый, проницаемый сплав соответствует нержавеющей стали.

Пример 4. Для получения сплава хромаль марки Х23Ю5 (23 мас.% хрома, 5,0 мас.% алюминия, остальное железо) для предотвращения выплавления легкоплавкого алюминия смешивали, в отличие от примеров 1-4, 23 мас.% порошка хрома, 10 мас.% твердого раствора, содержащего 50 мас.% алюминия и 50 мас.% железа, и 67 мас.% порошка железа. Приготовили водный раствор поливинилового спирта (ПВС) с его содержанием 7 мас.%. Далее приготовили суспензию смеси порошков с соотношением массы порошка и водного раствора ПВС 100/20. Суспензией пропитали погружением и деформацией открытоячеистый образец ППУ с плотностью 28 кг/м3, далее обжатием в валках удалили из ППУ избыток суспензии до плотности влажной заготовки 300 кг/м3, далее заготовку высушили в токе воздуха. Высушенную заготовку с плотностью 256 кг/м3 для удаления ППУ и ПВС в атмосфере водорода нагревали от 150 до 600°С со скоростью 150 град/час. Далее без контроля скорости заготовку нагревали до 1250°С и выдержали 2 часа. После спекания получили высокопористый, проницаемый ячеистый сплав - хромаль с плотностью 440 кг/м3 и пористостью 94,5%, состава 23,0 мас % хрома, 5,0 мас.% алюминия, остальное железо. Анализ микроструктуры, определение параметра решетки, измерение электропроводности, определение окалиностойкости подтвердили, что полученный высокопористый, проницаемый сплав соответствует хромалю.

Таким образом, прелагаемое техническое решение позволяет получать высокопористые, проницаемые ячеистые материалы на металлической основе, обладающие присущими данному сплаву специфическими свойствами.

Похожие патенты RU2300444C2

название год авторы номер документа
Способ получения высокопористого ячеистого материала 2015
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Барышников Иван Николаевич
  • Перельман Олег Михайлович
RU2609153C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО ЯЧЕИСТОГО МАТЕРИАЛА 2012
  • Цой Герман Алексеевич
RU2497631C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО ЯЧЕИСТОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ХРОМАЛЯ 2011
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Бевз Анатолий Павлович
  • Цой Герман Алексеевич
RU2464127C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО ХРОМАЛЯ 2006
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Храмцов Владимир Дмитриевич
  • Башкирцев Григорий Владимирович
RU2312159C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ 2006
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Храмцов Владимир Дмитриевич
RU2311470C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОПОРИСТОГО ЯЧЕИСТОГО МАТЕРИАЛА 1990
  • Данченко Ю.В.
  • Анциферов В.Н.
  • Кулаков С.В.
  • Изофатова С.А.
SU1762474A1
Фильтр-влагоуловитель 1988
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Данченко Юрий Валентинович
  • Рылов Леонид Филиппович
  • Куневич Александр Павлович
  • Шапошников Михаил Иванович
  • Михалев Виктор Степанович
  • Казаков Виталий Петрович
SU1790431A3
CПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО ВЫСОКОПОРИСТОГО ПРОНИЦАЕМОГО СПЛАВА 2012
  • Макаров Александр Александрович
  • Макаров Александр Михайлович
RU2493934C1
Способ получения высокопористого ячеистого материала 2023
  • Барышников Иван Николаевич
RU2825659C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО ЯЧЕИСТОГО МАТЕРИАЛА 2020
  • Гончаров Вячеслав Игоревич
  • Микуцкий Виталий Анатольевич
  • Сморыго Олег Львович
  • Важнова Анастасия Игоревна
RU2759860C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению высокопористых, проницаемых ячеистых материалов. Способ получения высокопористых сплавов включает приготовление суспензии из смеси металлических порошков, состав и процентное содержание компонентов которой соответствуют получаемым сплавам в растворе органического вещества и нанесение суспензии на пористый полимерный материал. Затем проводят удаление органических веществ в восстановительной атмосфере или в вакууме при 150-700°С со скоростью нагрева 100-200 град/сек. Полученную заготовку спекают с выдержкой при 800-1250°С в течение 1-4 часов. Техническим результатом является получение сплава заданного состава с заданными свойствами.

Формула изобретения RU 2 300 444 C2

Способ получения высокопористых сплавов, включающий приготовление суспензии металлического порошка в растворе органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, удаление нагреванием органических веществ, спекание полученной заготовки, отличающийся тем, что суспензию готовят из смеси порошков, состав и процентное содержание компонентов которой соответствуют получаемым сплавам, удаление органических веществ проводят в восстановительной атмосфере или в вакууме при температуре 150-700°С со скоростью нагрева 100-200 град/с, спекают заготовку с выдержкой при температуре 800-1250°С в течение 1-4 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2300444C2

RU 2002580 C1, 15.11.1993
Способ получения пористого металла 1976
  • Анциферов Владимир Никитович
  • Белых Юрий Алексеевич
  • Храмцов Владимир Дмитриевич
  • Чепкин Виктор Михайлович
SU577095A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОПОРИСТОГО ЯЧЕИСТОГО МАТЕРИАЛА 1990
  • Данченко Ю.В.
  • Анциферов В.Н.
  • Кулаков С.В.
  • Изофатова С.А.
SU1762474A1
US 6110807 A, 29.08.2000
ЩИТОВОЙ ДЛЯ ВОДОЕМОВ ЗАТВОР 1922
  • Гебель В.Г.
SU2000A1
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1

RU 2 300 444 C2

Авторы

Анциферов Владимир Никитович

Бевз Анатолий Павлович

Молчанов Артем Владимирович

Молчанов Кирилл Владимирович

Храмцов Владимир Дмитриевич

Цой Герман Алексеевич

Даты

2007-06-10Публикация

2005-07-13Подача