способ получения порошковых композиционных материалов системы металл-керамика
Классы МПК: | C22B1/10 в псевдоожиженном слое B22F9/04 из твердого материала, например дроблением, измельчением или помолом |
Автор(ы): | Борзов А.Б., Боровикова С.И., Гинжул А.В., Иванова Е.В., Кондратьев В.Е. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-12-14 публикация патента:
15.10.1994 |
Сущность изобретения: способ получения порошковых материалов системы металл-керамика включает смешиванием порошка металлической матрицы с порошком компонентов, реагирующих между собой с образованием керамических частиц. Смесь обрабатывают в высокоэнергетической мельнице при энергонапряженности 0,7-1,5 кВт/кг в течение 20-40 ч. Затем порошковую смесь компактируют. Приведены примеры получения дисперсно-упрочненных материалов на основе меди и алюминия с керамической упрочняющей фазой TiB2 и Zr5Si3 . 2 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ МЕТАЛЛ-КЕРАМИКА, включающий смешивание порошка металлической матрицы с порошком упрочняющей фазы, обработку смеси в высокоэнергетической мельнице и компактирование, отличающийся тем, что при смешивании в качестве упрочняющей фазы используют компоненты, реагирующие между собой с образованием керамических частиц, а обработку в высокоэнергетической мельнице проводят при энергонапряженности 0,7 - 1,5 кВт/кг в течение 20 - 40 ч.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов, содержащих керамические частицы, образуемые в процессе получения этих материалов. Существует способ получения композиционных материалов путем смешивания порошков матричного металла с порошками керамикообразующих элементов, нагрева и длительной выдержки смеси при температуре, близкой к температуре плавления матричного материала, обеспечивающей протекание диффузии керамикообразующих элементов в матричный металл и их взаимодействия с образованием керамических частиц. Недостатком существующего способа является низкий уровень механических свойств и их малая стабильность, вызванные отсутствием возможности управления условиями образования и роста керамических частиц, а также дисперсионного твердения матричных сплавов в процессе длительных выдержек при предплавильных температурах. Неконтролируемость процесса дисперсионного твердения резко ограничивает выбор сплавов, используемых в качестве матрицы. Наиболее близким к разработанному по технической сущности является способ получения композиционных материалов, заключающийся в смешивании металлических матричных порошков с керамическими частицами, их обработке в высокоэнергетической мельнице и компактировании образующегося в результате обработки композиционного порошка. Недостатком известного способа является низкий уровень значений и стабильности механических свойств из-за неравномерного распределения керамических частиц широкого (от долей до десятков микрон) фракционного состава. При введении относительно крупных (>3 мкм) керамических частиц удается добиться их равномерного распределения в матрице, но при этом не достигается эффект упрочнения, для которого требуются более мелкие частицы. При введении более мелких частиц, обеспечивающих эффект упрочнения, не удается добиться их равномерного распределения в матрице, что приводит к резкому снижению стабильности свойств. Введение готовых керамических частиц, достаточно мелких для достижения упрочнения материала, может быть реализовано при их содержании не более 20 об.%. Предлагается смешивать порошки металлической матрицы и упрочняющей фазы в виде керамикообразующих элементов, смесь обрабатывать в высокоэнергетической мельнице при энергонапряженности 0,7-1,5 кВт/кг в течение 20-40 ч. Отличие разработанного способа заключается в том, что при получении порошковой смеси упрочняющую фазу вводят в виде активных керамикообразующих элементов, взаимодействующих в присутствии матрицы, а процесс механического легирования проводят при энергонапряженности 0,7-1,5 кВт/кг в течение 20-40 ч. Из научно-технической и патентной литературы указанные признаки неизвестны. Примеры осуществления способа. Способ получения порошковых композиционных материалов системы металл - керамика был осуществлен при получении сплавов на основе алюминия (сплав В95) и меди (сплав Л070-1, латунь). Керамикообразующими элементами явились титан и бор (примеры 1-6 и 13-18), цирконий и кремний (примеры 7-12), (табл. 1). Порошковую смесь загружали в высокоэнергетическую мельницу (аттритор), проводили обработку до осуществления механического легирования по предложенному способу при энергонапряженности 1,0 кВт/кг в течение 30 ч (примеры 1, 7, 13), при энергонапряженности 0,7 кВт/кг в течение 20 ч (примеры 2, 8, 14), при энергонапряженности 1,5 кВт/кг в течение 40 ч (примеры 3, 9, 15); с запредельными значениями параметров процесса: при энергонапряженности 0,6 кВт/кг в течение 18 ч (примеры 4, 10, 16) и при энергонапряженности 1,6 кВт/кг в течение 45 ч (примеры 5, 11, 17); по известному способу получали смесь порошков матричного сплава с керамическими частицами ТiB2или Zr5Si3 в той же мельнице (аттриторе) при энергонапряженности 1,5 кВт/кг в течение 40 ч (примеры 6, 8 и 18). Для сравнения один из материалов, а именно В95+30%ТiB2, получали в других высокоэнергетических мельницах (см. табл.2) при той же энергонапряженности (примеры 19 и 20). Из полученных порошков горячей экструзией были изготовлены прутки![способ получения порошковых композиционных материалов системы металл-керамика, патент № 2021382](/images/patents/452/2021073/8856.gif)
Класс C22B1/10 в псевдоожиженном слое
Класс B22F9/04 из твердого материала, например дроблением, измельчением или помолом