Пористый спеченный сплав Советский патент 1992 года по МПК C22C1/08 C22C21/12 C22C38/16 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к пористым спеченным сплавам системы железо-алюминий.

Известен пористый спеченный сплав железа с 15% алюминия.

Недостатком сплавов данного состава, как и спеченных сплавов железа с алюминием других известных составов, является растрескивание изделий в процессе спекания и их осыпание, что не дает возможности их практического применения.

Известен ячеистый Сплав, содержащий алюминий, железо и медь.

Недостатком данного сплава является то, что для его получения требуются порошки алюминия, покрытые железом, для получения которых применяется сложная технология. Количество используемой дефицитной меди достигает 35%. Все это существенно повышает цену материала, снижает его пористость.

Целью изобретения является повышение качества спеченных пористых сплавов железа с алюминием и снижение содержания в них дорогой и дефицитной меди.

Указанная цель достигается тем, что количественное содержание ингредиентов выбирают в пределах, ат.%:

Алюминий6-66

Медь1-3

Железо Остальное

Изобретение основано на том, что алюминий при спекании в результате плавления образует жидкую фазу, которая, смачивая частицы железа, растекается по прессовке. При этом основная часть алюминия диффундирует в железо, а на месте частиц алюминия остаются поры. В результате вся прессовка вырастает в объеме, увеличивая свою пористость пропорционально концентрации алюминия продиффундировавшего в железо. При этом прессовка не только увеличивается в объеме, но и растрескивается или сильно искажает свою форму вследствие возникновения диффузионных напряжений и неравномерного смачивания Кроме того, спеченная прессовка становится непрочной и легко осыпается.

Преимущество изобретения, направленного на подавление растрескивания прессовок и искажения их формы при максл

с

2

ю

К) 00

4

симальной пористости при спекании, за- ключается в том, что для устранения указанных недостатков в смесь порошков железа и алюминия в отличие от прототипа берется медь в количестве 1-3 ат.%. При введении меди благодаря ее диффузии по границам зерен частицы железа распадаются на фрагменты, диффузионные напряжения релак- сируют и прессовка, не растрескиваясь, растет равномерно, хорошо сохраняет свою форму.

Нижний предел содержания алюминия в сплаве, равный 6 ат.%, обусловлен тем, что при меньшем его содержании рост прессовок оказывается недостаточным и пористость прессовок остается низкой, менее 40%.

Верхний предел содержания алюминия, равный 66 ат.%, обусловле н тем, что при большем его содержании вследствие образования значительного количества жидкой фазы и возникновения процесса усадки прессовки уменьшают свою пористость, она становится меньше 40-50%, а изделия теряют форму.

Нижний предел содержания меди, равный 1,0 ат. %, обусловлен тем, что при мень- шей её концентрации прессовки при спекании обнаруживают искажение формы и растрескивание, хотя и в меньшей мере, чем прессовки без меди.

Верхний предел содержания меди, равный 3 ат.%, обусловлен тем, что увеличение ее содержания (более 3 ат.%) приводит к уменьшению пористости спеченных сплавов вследствие увеличения количества жидкой фазы при образовании эвтектики с алюминием и- стимулирования усадки при спекании. Кроме того, чем больше меди в смеси, тем выше стоимость сплава и его удельный вес.

Пример 1, Порошки железа, алюминия-и меди, взятые в соотношении 94,0,5,5: 0,5 ат.% соответственно, смешивают, прессуют до пористости 30% и спекают при 1000°С в течение 1 ч в безокислительной атмосфере. Пористость спеченных образцов 39,2 %, образцы сохраняют форму, но на поверхности наблюдаются мелкие трещины.

Пример 2. Порошки железа, алюминия и меди, взятых в соотношении 93,0; 6,0; 1,0 ат.% соответственно, смешивают, прессуют до пористости 30% и спекают в условиях, описанных в примере 1. Пористость спеченных образцов 40,0%. Образцы сохраняют форму, трещины и расслои в образцах

не наблюдают, образцы не осыпаются.

Пример 3. Спеченные образцы, полученные в условиях, которые описаны в примере 1, и содержащие железа, алюминия и меди соответственно 60,0; 38,5; 1,5

0 ат.%, имеют исходную форму при пористости 68,5%. Трещин на поверхности не наблюдают.

Пример 4. Спеченные образцы, полученные в условиях, которые описаны в

5 примере 1, и содержащие железа, алюминия и меди 31,0; 66,0, 3,0 ат.% соответственно, имеют пористость 41%, хорошо сохраняют форму, без трещин и не осыпаются.

0 П р и м е р .5. Спеченные образцы, полученные в условиях, описанных в примерах 1-4, и содержащие железа, алюминия и меди соответственно 27,0; 70,0; 3,0 ат.%, имеют пористость 35,0%. Форма образцов

5 искажена.

Предлагаемый пористый спеченный сплав железа с алюминием и медью отличается от известных пористых спеченных сплавов железа с алюминием присутствием

0 трещин и осыпания, сохранением изделий исходной формы, малым содержанием меди и высокой проницаемостью. Испытания показали, что газопроницаемость нового сплава с пористостью 66% при перепаде

5 давления в 1000 Па составляет 38,2 мин.см2 тонкость очистки от чэстиц размерами порядка 1,0 мкм составляет 100%, а от частиц размерами 0,5 мкм - 99.7%. Таким образом, пористый спеченный сплав железа с алюми0 нием и медью может быть использован в качестве материала для фильтров тонкой и ультратонкой очистки жидкостей и газов, не вызывающих коррозию сплава.

5 Формула изобретения

Пористый спеченный сплав, содержащий железо, алюминий и медь, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сплава, он содержит компоненты в 0 -следующем соотношении, ат.%: Алюминий6-66

Медь1-3

ЖелезоОстальное

Использование: изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к пористым спеченным сплавам системы железо-алюминий-медь. Сущность изобретения: пористый спеченный сплав имеет следующий состав, ат.%: алюминий 6-66, медь 1-43, железо - остальное. 1 табл.

Редактор Н.Гунько

Техред М.Моргентал

Заказ 2566ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Корректор О.Кравцова