Способ получения спеченных пористых материалов на основе диборида металла Советский патент 1977 года по МПК B22F3/11 B22F1/00 C22C29/14 

(54)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДИБОРИДА МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения спеченных пористых материалов на основе диборида металла.

Известен способ получения спеченных пористых материалов на основе тугоплавких соедине1вш, предусматривающий гранулирование исходного порошка путем его спека1шя и измельчения, формование из полученных гранул заготовок и их спекание.

Однако при получении известным способом прочных материалов высокой пористости на основе боридов, карбвдов, силишадов, нитридов требуется высокая температура спека1шя или проведение операции формования с пршюжением давления.

Высокая температура спекатшя, прессование порошка до или после спекания способствуют повышению модуля Юига получаемого материала.

Известный способ не обеспечивает достижения таких характеристик, как увеличение энергии поверхностного гатяжения, уменьшения модуля Юнга и уменьшения коэффициента линейного расширения, то есть характеристик, определяющих стойкость материала к термическим нагрузкам и его меха1шческу1о прочность.

С целью повышения стойкости к тепловым нагрузкам и механической прочности материалов перед формованием гранулированию подвергают часть порошка, оставшуюся часть порошка смешивают с полученными гранулами, в смесь вводят 1-6 вес.% фторида щелочного Или шелочноземельного металла, формование осуществляют виброобработкой, а спекание проводят при 1000-1500° С.

П р и м е р 1. Смесь порошков с размером частиц несколько микрон, содержащую 85% диборида титана и 15% дисилицида титана, подвергают гранулированию путем горячего прессования при 1800° С и последующего измельчения до размера гранул в несколько миллиметров. Затем готовят смесь, состоящую из 60% полученных гранул и 40% Исходного порошка.

В приготовлетшую смесь вводят 3 вес.% фторида лития, смесь помещают в форму, подвергают кратковременной виброобработке, а затем спекают при 1350° С в течение 2 час в атмосфере аргона.

П р и м е р 2. Гранулы диборида гафния (65%

от общей массы смеси), нолучекЕпле горячим пресcoBamieM исходного порошка диборида гафния при

2000° С с последующим измельчением, смеишвают с

35% тонкого порсипка.

Затем в эту смесь вводят 4 вес.% фторида лития, после чего смесь подвергают виброобработке в графитовой форме и спеканию в атмосфере аргона при 1000° С в течение 2ч.

Керамические материалы на основе диборида металла, полученные предложенным способом, имеют пористость 30-35% и хорошую механическую щючность.

Использование смеси гранул с порошкоМ; позволяет увеличить энергию поверхностного натяжеНИН и исключить уплотнение смеси внешинм давлением.

Введение фторида щелочного или щелочноземельного металла в смесь в количестве 1-6 вес.% позволяет активировать процесс спекания материвла на основе диборидов переходных металлов, CJffl3HTb температ ру спекания этих материалов при сохранении высокой пористости и хорошей механической прочности.

Увеличение энергии поверхностного натяжения за счет смешивания гранул с порошком, увеличение модуля Юнга материала за счет снижения плотности при исключе {ии использования высоких температур спекания, увеличение пористости материала применением кратковремешюй виброобработки и 1ИЗКОЙ температуры спекания и уменьшение в связи с этим коэффициента линейного расширения материала позволяют повысить стойкость получаемых материалов к тепловым нагрузкам и их механическую прочность.

Керамические пористые материалы на основе диборидов переходных металлов, полученные предложенным способом, хорошо проводят электрический ток, химически пассивны в присутствии жидкого металла, обеспечивают хорошую смачиваемость,

стойки к тепловым mipyaKaM и обладают хорошей жаростойкостью при высоких температурах.

Введе1ше в порошок диборида переходного металла его дисилицида позволяет повысить эти свойства.

В качестве диборида может быть использован щйорид одного из металлов из группы титан, цирконий, гафний, вольфрам.

В качестве силшцща может быть использован дисилнцид того же или другого металла из этой же группы.

Полученш 1е предложенным епоссбом спеченные пористые керамические материалы могут быть использованы в конструкциях насосов для перекачки жидкого металла. Их можно использовать также для изготовления электродов или для несложного изготовления элементов труб опрокидов прямого нагрева на основе эффекта Джоуля.

Формула изобретения

Способ получения спеченных пористых материалов на основе диборида металла, включающий гранулирование исходного порошка, формова1ше и спекание, отличающийся тем, что с целью повыше1шя стойкости к тепловым нагрузкам и механической прочности материалов, гранулированию подвергают часть порошка, оставшуюся часть порошка смешивают с полученными гранулами, в смесь вводят 1 -6 вес.% фторида щелочного -или щелочноземельного металла, формование осуществляют виброобработкой, а спекание проводят при 1000-1500° С.