Способ получения дисперсно-упрочненного материала Советский патент 1979 года по МПК B22F1/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННОГО МАТЕРИАЛА

1

Изобретение относится к порошковой металлургии в частности к способам получения дисперсноупрочненного материала.

Известен способ получения дисперсноупрочненного материала, включаюш,ий смешивание металлического порошка, выбранного из группы, содержаш,ей никель, кобальт и их сплавы, с порошком тугоплавкого окисла с отрицательной свободной энергией их образования при 1000°С не меньшей, чем для окиси алюминия, и последующее измельчение смеси порошков 1.

Недостаток известного способа - длительность процесса измельчения.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса.

Для достижения цели в предлагаемом способе получения дисперсноупрочненного материала, включающем смешивание порошка металла, выбранного из группы, содержащей никель, кобальт и их сплавы, с порошком тугоплавкого окисла и последующее измельчение смеси порошков, измельчение проводят в кислородсодержащей атмосфере, а затем осуществляют термообработку в восстановительной атмосфере.

При этом, чтобы исключить сварку частиц во время измельчения, кислород должен присутствовать R количестве, превышающем количество, обычно применяемое при нлме; ьчении порошков .в атмосфере , часто находя1дегося в измельчите тьном аи парате. т.е. кислород должен присутстЕювать в количестве, достаточном для окисления отдельных частиц порошка, что позволяет предотвращать агломерацию. Для достижения такого уровня кислорода его полхак т через га.зообразный источник, например через воздух или водяные пары, или через кислородсодержащее соединение, такое как карбонат а.ммония или бикарбонат аммонии. Тепло, создаваемое в измельчительных апFiapaTax, заставляет кислородсодержащее соединение разлагаться с выделением кислорода.

После измельчения число Фишера дли металлического порошка, усиленного дисиерсией. менее 15. В осн(вном число Фии:ера менее 10-8. После измельчения порошок подвергают термообработке для удаления и.збытка кислорода. Термообработку обычно

проводят в атмосфере восстановителя, например водорода.

Предложенный способ позволяет обрабатывать порошки никеля, кобальта и их сплавов. Значительный интерес представляют также медный порошок и порошкообразные сплавы меди. Однако добавки сплавов, которые с трудо.м восстанавливаются водородом, например хром, алюминий, титан и цирконий, предпочтительно добавлять после измельчения.

Вводимые тугоплавкие окислы должны иметь величину отрицательной свободной энергии их образования при 1000°С не меньшую, чем такая величина для окиси алюминия. Для применения с никелем, кобальтом и их сплавами особенно подходяшими являются окислы иттрия и тория. Окись алюминия совместима для применения с медью и ее сплавами. Металлический порошок, усиленный дисперсией и полученный предложенным способом, пригоден для образования слитков экструзией, прокаткой, ковкой и штамповкой.

Пример 1. 30 фунтов (13,6 кг) карбонила никеля, 0,48 фунтов (0,22 г) окиси итгрия и 1,5 фунта (680 г) бикарбоната аммония помещают в аппарат для измельчения трением и производят измельчение в течение 8 ч в атмосфере аргона. Во время измельчения бикарбонат непрерывно разлагается, что заметить по запаху аммиака, выделяющегося из аппарата. Порошок выгружают из измельчителя, добавляют свежую порцию, и весь процесс повторяют. Число Фишера обеих партий порошка 1римерно Г),5. Две партии порошка затем соединяют v. пропускают Через водородную ну шпульную печь со скоростью 30 фунтов (3,6 кг) noponiка за час. Максимальная температура в печи 1750°F (954°С).

Небольшую часть этого порошка помешают в емкость из мягкой стали с наружным диаметром 2-5/8 (6,67 см), из емкости откачивают воздух, е.мкость запаивают и проводят экструзий при 2050°F (П21°С; при степени экструзии 12/1. Экструдированный материал подвергают прессовке на холоду до 70%. После обработки 25°/о материала предел прочности на разрыв при 2()00°F (1093°С) 8,0 кси; после обработки материала предел прочности на разрыв 13,1 кси Образцы подвергают испытанию после часового отжига при 2000°F (1093°С).

Пример 2, Примерно 20 фунтов (9,07 кг) лигатурного порошка с диаметром частиц 150 меш, содержаш,его 76% хрома и 24% алюминия, измельчают в течение 2 ч в атмосфере аргона в аппарате для измельчения (мельнице) и выгружают после охлаждения в течение примерно 30 мин. Большую часть порошкообразного продукта примера

1 соединяют с этим лигатурны.м порошком и встряхивают в смесителе с двойничи стенками в течение примерно 1 ч. Порошкообразную смесь в виде двух партий измельчают по 30 мин каждую и соединяют партии порошка. Полученная порошкообразная смесь содержит 16% хрома, 5/о алюминия, 1,2% окиси иттрия, остальное - никель. Примерно 70 фунтов (31,75 кг) порошка спрессовывают до 50%i от его теоретической плотности в сосуде из мя1жой етали с наружным диа.метром 73/4(19,7 ем). Из сосуда откачивают воздух, сосуд запаивают и осуществляют экструзию при 2050°Р () при уменьшении объема 15/1. После перекристаллизации при 2450°F (1343°С) происходит развитие структур со средним размером частиц желаемой текстуры куба, усеченного по края.м. Такая текстура является необходимой для созла:111Я высокого сопротивления термической усталости.

Механические CBOKCi-.a к поп.еречнике при 2000°F (Ш93°С) ini:i.Me: время разрыва 1ри напряжении бг;Л: е 20 ч при 5,5 кси; предел прочности на разрыв 10,3 кси.

Пример 3. Две партии порошка, каждая из KOTOptiix содержит 19.7 coyirroB (9, кг) никеля и 0,3 фунта {136 г) окиси иттрия, измельчают в течение 4 ч в мельнице в атмосфере потока воздуха. Число Фишера измельченного юрошка ..0. После измельчения партии пороп ка сс;едипяют и восстанавливают водородом ь иуишульной печи, работаю шей при 700°Г (927°(,). Восстановленный; порошок :-.ател1 из.ме.ьчают и смешивают с 21% лигатурного сплава, содержапдего 76% хрома и 24% алюминия. Новую смесь измельчают в течение I ч в виде двух партий Б атмосфере аргона. Измельченный порошок далее прессуют в сосуде из мягкой стали до плотности, составляюпд.ей 65°/о от теоретической плотности. Заготовку в металлической оболочке затем откачивают отпаивают и подвергают экструзии при 1950°F (И)65°С) при степени экструзии S3/1 с примене1шем матрицы четырехугольIoro сечения. После уменьшения размера экструдированной за.ютовки путем прокатки при 1850°F (1010°С) проводят термообработку при 2450°F (1343°С) для осуществления перекристаллизации и испытания при 2000°F (1093°С).

Поперем:ные механические свойства следуюгцие: время разрыва при напряже 1ии более 20 ч при 6 кси. Продольные механичеекие свойства следующие: время разрыва при напряжении более 20 ч при 8 кси.

Формула изобретения

Способ получения диспереноупрочне}шого материала, включающий смешивание порошка металла, выбранного из группы, содержащей никель, кобальт и их сплавы, с пооощком тугоплавкого окисла и последующее измельчение смеси порошков, отличаюшийся тем что, с целью повыщения эффективности цроцесса, измельчение проводят в кислородсодержащей атмосфере, а затем осуществляют термообработку в восстамовитальной атмосфере, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3591362, кл. , 197f