способ получения никелида титана и сплавов на его основе
Классы МПК: | C30B28/00 Получение гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой C30B29/52 сплавы C30B11/02 без использования растворителей C22C1/02 плавлением C22C14/00 Сплавы на основе титана |
Автор(ы): | Шахназаров Т.А., Камилов И.К., Мирзаев Г.М., Тахтарова Ю.А. |
Патентообладатель(и): | Институт физики Дагестанского научного центра РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-08-27 публикация патента:
27.06.1999 |
Изобретение может быть использовано в цветной металлургии при получении сплавов, содержащих титан. Сущность изобретения: порошки титана и никеля перемешивают, засыпают в тигель и нагревают в вакуумной печи до температур, на 20-40oC превышающих точку плавления интерметаллида титан - никель, выдерживают при этих температурах в пределах 3 ч, после чего осуществляют направленную кристаллизацию. Изобретение позволяет получать сплавы на основе никелида титана из смеси порошков без предварительного прессования в виде плотных однородных по составу и структуре слитков.
Формула изобретения
Способ получения интерметаллида TiNi и сплавов на его основе из смеси порошков титана, никеля и других добавок с использованием эффекта контактного плавления, отличающийся тем, что смесь порошков нагревают до температур, на 20 - 40oС превышающих точку плавления интерметаллида титан - никель, выдерживают при этих температурах в пределах трех часов и затем осуществляют направленную кристаллизацию.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой. Интерес к сплавам с эффектом памяти формы постоянно возрастает. В первую очередь это связано с реальной возможностью создания тепловых машин для переработки низкопотенциального тепла. Одним из наиболее перспективных материалов в качестве твердого рабочего тела тепловых машин являются сплавы TiNi и TiNiCu, получение которых в виде крупных однородных по структуре и составу блоков представляет определенные трудности. Известны способы получения интерметаллида TiNi и сплавов на его основе методами дуговой и индукционной плавки. Но они не позволяют за одну операцию получить значительное количество гомогенного материала. Для получения химической однородности литого продукта необходим многократный его переплав, что значительно усложняет и удорожает процесс получения [1]. Большой интерес вызывает процесс получения интерметаллических соединений методом порошковой металлургии с использованием эффекта контактного плавления (прототип). Механизм процесса спекания прессовок смеси при соотношении Ti : Ni = 1 : 1 в вакууме описан в работе [2]. Сущность процесса состоит в том, что при температурах ниже эвтектических вследствие превалирования коэффициента диффузии никеля в титан над коэффициентом диффузии титана в никель последний проникает в частицы Ti, образуя преимущественно фазу Ti2Ni, а в прежних местах его нахождения появляются поры, в то время как частицы титана разбухают. Цилиндрический образец, спрессованный сжатием в одном направлении, при спекании увеличивается в диаметре и уменьшается по высоте, пористость его возрастает в сравнении с исходной. При температуре эвтектики появляющаяся жидкая фаза вызывает резкую интенсификацию процессов диффузии. Интерметаллическая фаза, входящая в состав эвтектики, расплавляется и распространяется (растекается) по порам и дефектам, смачивая твердые частицы, а на месте ее прежнего нахождения образуется большая дырка (вторичная пористость). В результате этого объем образца резко увеличивается. Недостатком этого метода являются непропорционально возрастающие затраты на процесс прессования при получении крупных слитков, а также появление первичной и вторичной пористости и трудности, связанные с ее устранением. Цель изобретения - устранить трудности, связанные с процессом прессования и появлением пористости, характерных для метода порошковой металлургии с использованием эффекта контактного плавления. Указанная цель достигается нагревом в вакууме смеси порошков Ti и Ni (и добавок к ним других порошков при получении сплавов) до температур, на 20-40oC превышающих точку плавления интерметаллида TiNi, последующей выдержкой при этой температуре в пределах трех часов и последующей направленной кристаллизацией расплава. ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯПорошки титана и никеля с крупностью частиц 100-250 мкм перемешали и засыпали в тигель. Тигель поместили в вакуумную печь, нагрели до 1330-1350oC, что обеспечило образование и полное расплавление интерметаллида. При последующей выдержке в течение 3 часов было достигнуто удаление всех пор, после этого тигель с расплавом опускали из высокотемпературной зоны печи со скоростью 4 мм/мин. После этого выключали печь. Полученные образцы были подвергнуты рентгено-структурному и металлографическому анализу. Результаты показали структурную и химическую однородность слитков по всей длине. Таким образом были получены образцы сплавов TiNi и TiNiCu (3% ат.)
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ПРЕДЛАГАЕМОГО СПОСОБА
1. Сравнительно небольшим повышением температуры компенсируется исключение прессования при реализации эффекта контактного плавления, обеспечивающее устойчивый процесс сплавообразования без достижения температур плавления компонентов смеси (титан - 1670, никель - 1453oC). 2. Простая выдержка расплава в пределах трех часов (без перемешивания и без достижения высокого вакуума) устраняет первичную и вторичную пористости и позволяет получать однородные по структуре слитки. 3. Направленная кристаллизация обеспечивает получение структурно и химически однородных слитков. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. М. М. Антонова, О. Т. Хорпяков, Т.В. Хомко. Объемные изменения при спекании смеси порошков титана и никеля в вакууме и в водороде: Порошковая металлургия. 1991 - N 4, стр. 34. 2. Igharo M. , Wood J.V. Compaction and sintering phenomena in titanium-nickel snape memory alloys // Powder. Met. - 1985 - 28 - N3 - p. 131-139.
Класс C30B28/00 Получение гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой
Класс C30B11/02 без использования растворителей
Класс C22C14/00 Сплавы на основе титана