Способ изготовления спеченныхиздЕлий Советский патент 1981 года по МПК B22F3/12 C22C47/14 C22C101/10 C22C121/00 

V54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕНШХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к порошково металлургии и может быть использован при изготовлении керамических изделий , армированных углеродными волокнами. Углеродные волокна благодаря их высокой прочность находят все больше применение в качестве армирующего ксж понента при изготовлении композиционных материалов. Известен способ изготовления изделий, армированных углеродными волокнами, заключающийся в приготовлении шихты дискретных углеродных воло кон и материала изделий, формовании под давлением и термообработке 1, Известен способ изготовления изделий, включающий приготовление шихты из материёша изделия и материала с выраженными магнитными свойствами формование в магнитном поле и спекание Г. Наиболее близ1ким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ изготовления спеченных изделий,включающ приготовление порсхиковой шихты, поло жение магнитного и вибргщионного по, ,лей, нагрев, уплотнение и спекание изделий Гз}. Основным недостатком перечисленных способов является то, что они не позволяют получить изделия с заданными направленными физико-механическими свойствами, например, с преимущественнрй прочностью (в осевом, радиальном направлении изделия). Цель изобретения - получение изделий с более высокими физико-механическими свойствгииш, например прочностью, в заданном направлении. Указанная цель достигается тем, что в шихту вводят дискретные углеродные волокна на которые предварительно наносят магнитный материал, причем соотношение размера частиц пот рошковой шихты и длины дискретных углеродных волокон состгшляео: (0,051):(100-500) . Дисперсность частиц материала изделия выбирают соизмеримой с диаметром углеродных волокон, например 0,510 мкм. Углеродные волокна с покрытием из магнитного материала под действием вибрации и магнитного поля ориентируются в соответствии с направлением магнитных силовых линий и распределяются среди частиц основного материала. После засыпки смеси компонентов в оснастку, .ее предварительного уплотнения и ориентирования волокон производят прессование и спекание изделия Проведена опытная проверка предлагаемого способа при получении изделий в виде полых цилиндричеС|Ких из карбида циркония, армированных высоко модульными графитовыми нитями. Пример. Изделия готовят из порошка карбида.циркония крупностью 0,5-10 мкм. Порошок карбида смешивают с дискретными углеродными волокнами (5 8+10 кмк, Е 0,5.см), покрытыми никелем толщиной 3. мкм. Количество армирующих волокон берут равными в одном случае 10 вес.% (без никеля), в другом - 40%. Из приготов ленной шихты прессуют изделия в виде полых цилиндров с толщиной стенки 8 мм. Для этого через специально изготовленную воронку шихту засыпают в оснастку для прессования. Засыпав свободной насыпкой шихту в контейнер на 15 мин, включают вибратор контейнера (f 50 Гц, А 0,05 мм) и одновременно электромагнит, создающий ма нитное Шоле напряженностью 400 А/м. В зависимости от направления магнитного поля (при вибрации) армирующие волокна в основном материале ориентрруют в направлении магнитных силовых линий. Изменение направления маг нитного поля при втряхиванки шихты позволяет изменить ориентацию армиру кадих волокон в осевом направлении, а для других - в тангенциальном. ПодI

10Тангенци- 0,065 не альное разрушено

10Осевое 0,065 не 470,5

разрушено

10 Хаотичное 0,027 19,5 4

разрушено Примечание:

23 24

29 Давление разрушения определяют способом внутреннего гидростатического разрушения при комнатной температуре. Данные по свойствам приведены как средние величины по пяти образцам. готовленный таким образом контейнер с шихтой уплотняют гидростатическим прессованиемпри давлении 250 кг/Mtvi. Затем заготовки спекают по технологии, принятой для карбидных материалов . Свойства материалов показаны в таблице. В спеченных изделиях с тангенциальным распределением армирующих волокон его прочность в радиальном направлении увеличивается в 1,5 (при 10% углеродных волокон) и в 2,5 раза (при 40%) по сравнению с такими же изделиями с хаотичным расположением волокон. При осевом расположении армирующих волокон прочность материалов изделия на разрыв (в осевом направлении) в 2 раза превышает прочность материала при хаотичном расположении армирующих волокон. I.. При осуществлении предлагаемого способа получают изделия с заданной направленной теплопроводностью (осевой, радиальной, тангенциальной)что позволяет материсш одного и того же состава применять по различному назначению, например при изготовлении теплоизоляции и теплообменников. Кроме того, использование никелевого покрытия позволяет улучшить адгезионные характеристики армирующих волокон по отношению к материалу изделия iкарбидам, нитридам, окислам и т. п.), что в свою очередь увеличивает механическую прочность изделия.

58341816

формула изобретениятериал, причем соотноше.ние размера

Способ изготовления спеченных из-кретных углеродных вопокон составляет

делий, включающий приготовление порош-10,05-1) : (100-500). новой шихты, наложение магнитного иИсточники информации,

вибрационного полей, нагрев, уплотне- .принятые во внимание при экспертизе ние и с.пекание, отличающий- 1, Патент Англии 1305907,

с я тем, что, с целью повыиенйя фи-кл. С 3 N, 1973.

зико-механических свойств в заданном2. Авторское свидетельство СССР

направлении, в шихту вводят дискрет- 325081, кл. В 22 F 9/04, 1970. ные углеродные волокна, на которые.3. Авторское свидетельство СССР

предварительно наносят магнитный ма- О№ 513787, кл. В 22 F 3/26, 1974.

частиц порсииковой шихты и длины дис