Способ изготовления спеченных пористых изделий Советский патент 1983 года по МПК B22F3/11 

4 а СП

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных пористых изделий, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов с неоднородными поровыми структурами в направлении фильтрации .

Известен способ изготовления спеченных пористых изделий с переменной по сечению пористо.стью, включающий формование заготовки;., заполнение ее перовых каналов мелкодисперсныг порошком с размером частиц 0,14-0,5 размера частиц порошка эагототзки при наложении вибрации сначала с ускорением 9,819,6 м/с, а затем с ускорением 7-9 м/с и последующее спекание С13

Недостатком этого способа является невысокая механическая прочность изделий. В случае спекания., изделий при температуре, оптимальной для крупнодисперсного порошка заготовки, может быть достигнуто . повышение предела прочности издеЛИЙ, однако это приводит к перепеканию мелкой фракции, к резкому снижению проницаемости и уменьшению размера пор. Кроме того, способ обладает узкими технологическими возможностями, так как позволяет получать изделия только плоскойформы. ,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изгото ления спеченных пористых изделий, включающий формование заготовки ее предварительное спекание, реверсивное многократное осаждение в поровые каналы мелкодисперсных частиц и последующее спекание. Способ позволяет получать изделия различно конфигурации с высокой механической прочностью С ЗНедостатком способа являются не высокие проницаемость и тонкость очистки получае шх изделий.

Цель изобретения - повышение проницаемости и тонкости очистки при сохранении высокой прочности.

Поставленная цель достигается те v4To согласно способу изготовления спеченных пористых изделий, включающему формование заготовки, ее предварительное спекание, многократное осаждение мелкодисперсных частиц в поровые каналы заготовки и последующее спекание, осаждение осуществляют путем предварительного заполнения поровых каналов частицами с размером 0,15-0,25 размера частиц материала заготовки и каждого последующего заполнения каналов частицами с размером 0,45-0,55 размера частиц для гтредьщущего заполнения, причем после калэдого осаждения заготовку спекают при температуре, равной температуре спекания осажденного порошка.

На чертеже представлено устройство для получения пористых изделий трубчатой формы.

Технология получения трубчатых изделий следующая.

Сформованную любым извест,ным способом и спеченную заготовку из крунодисперсного порошка помещают в контейнер 2. Между заготовкой и проницаемым элементом 3, служащим для стабилизации потока газа по оси трубы, засыпают мелкодисперсный порсмиок 4. Контейнер закрывают крышкой 5. Под действием потока газа, создаваемого источником 6; избыточного давления, происходит осаждение мелкодисперсного порошка -в заготовку.

Заготовку формуют из крупнодисперсного порошка, спекают, осаждают вначале мелкодисперсные частицы размером 0,15-0,25 размера частиц материала заготовки. Такой выбор соотношения размеров металлических частиц позволяет получить переменную пористость по сечению и обеспечивает высокую проницаемость изделий, однако не позволяет получить достатчно высокую тонкость очистки. Это связано с неравномерным заполЕ нием поровых каналов мелкодисперсным порошком, обусловленным тем, что поры заготовки и частицы мелкодисперсног порошка имеют самую разнообразную форму, в результате чего изделие имеет существенный разброс пор по размерам, что снижает тонкость очистки.

Увеличение соотношения размеров более 0,25 не позволяет получить переменную пористость по всему объему изделия, так как частицы проникают только в верхний слой изделия, либо вообще не осаждаются в нем. ;

При уменьшении соотношения размеров менее 0,15 проницаемость . , снижается, так как мелкодисперсный порошок заполняет поры по всему объему изделия либо вообще проходит сквозь поры и не осаждается в нем, что не позволяет получать изделия с переменной пористостью по сечению.

Для повышения тонкости очистки (устранение крупных пор) производят повторное осаждение мелкодисперсных частиц с размером 0,450,55 размера частиц, ранее осажденных. Такое соотношение размеров позволяет производить осаждение частиц только в самых крупнЕлх порах. При увеличении соотношения более О,.55 не заполняются крупные поры в заготовке, так как частицы не проникают в эти поры. Изме-

нение соотношения в сторону умень-; шения.снижает проницаемостьзаготовки, так как поры полностью эаполняются мелкодисперсном порошком и уменьшается градиент пористости по сечению изделия.

Для повьвиения тонкости очистки и увеличения градиента пористости по изделия производят много,кратное осаждение мелкодисперсного Ьорошка с размером частиц 0,45-0,55 {размера частиц предыдущего рсаяодения. Соотношение 0,45-0,55 позволяет осадить мелкодисперсные., частицы в тонком слое заготовки, вследствие чего проницаемость практически не уменьшается, а увеличивается тонкость очистки . Увеличение соотношения более не позволяет осадить мелкодисперсный порошок в поровых каналах зг1готовки. .Уменьшение соотношения менее 0,45. приводит к снижению проницаемости/ Так как мелкодисперсный порошок заполняет не только тонкий слой, а весь объем заготовки.

Процесс осаждения повторяют до тех пор, пока не получат;заданную тонкость очистки.

После каждого осаждения заготовку спекают при температуре, равной ; температуре спекания осажденного мелкодйсперского порошка.

П р и м е р. Из порошка бронзы марки ВрОФ lOfl с размером частиц (-1000+800) мкм формуют заготовку дааметром 30 мм и толщиной 5 мм и .спекают при . После на заготовку насшгают брорзовЫй порошок, с размером частиц, йоставляю1ц юл 0,2 размера частиц заготовки, T.e.i...c. размером (-200+160 }мкм,

и пропускают воздух под давлением 1 атм в течение 1 мин. Осажденный порошок припекают к поровым каналам заготовки при 830°С в течение 1 ч в среде аргона. При этом полученное изделие имеет максимальный размер пор 200 мкм..

Затем еще два раза осаждают мелкодисперсный порошок с размером частиц, составлякхцим 0,5 |размера

0 частиц предыдущего осаждения, т.е. осаждают мелкодисперсный порошок с размерами частиц (-100+80) мкм и (230+40) мкм. Осажденные частицы . |Припекают к поровьвл каналам заготовS ки при 815 и 790°С соответственно. При этом полученное изделие обладает максимальным размером пор 50 мкм и проницаемостью 2,2510 м, в то время, как у изделий, изготовленных по известному способу, коэффициент

0 проницаемости 1,7- м, а максимальный размер пор 90 мкм.

Прочность на изгиб изделий,., полученных ,предлагаемым способом, исследованная на образцах из бронзы

5 БРОФ-10-l, вырезанных, из плоских |пластин толщиной 5 мм, составляет ,40МПа, что находилось на уровне прочности изделий, полученных известным способом (42МПа).

0

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить, проницаемость пористых изделий на 32%, а тонкость фильтрации на 45% при сохранении высокой механической прочности. ;

5

Изготовление фильтров по предлагаемому способу позволяет уменьшить их габаритный вес, повысить срок службы до регенерации, увеличить теплопередающие характеристики при использовании их в элементах конструк0ций тепЛообменных аппаратов,

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ, {елючающий формование заготовки, ее .прёдваритё ьное спекание, многократное осаждение мелкодисперсных частиц в поро те каналы заготовки и последующее спекание, о т л и ч а ю щ и и с я Тем, что, что,с целью повышения про ницаемости и тонкости очистки тфя сохранении высокой прочности, осажЯёние осу111ествляют путем предварительного заполнения пороках каналов частицсми с размером 0,15-0,25 раз-: мера частиц материала заготовки и ; каждого последующего заполнения каналов частицами с размером 0,45-0,55 размера частиц для предащущего заполнения, причем после каждого ос&Ждения заготовку спекают при вмпера туре, равной теьшературе спёка1ния осажденного порошка.