Способ изготовления изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИС 1 ИЧЕСНИХ
РЕСПУБДИН (19) (И) 4(51) В 22 Р 3/14
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3631904/22-02 (22) 05.08.83 (46) 15,02.85. Бюл. Ф 6 (72) С.А.Баланкин, С.С.Башлыков, В.Б.Добровольский, А.П.Постников и В.А.Ярцев (71) Московский ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 621.762(088.8) (56) 1.Самсонов, Г.В., Уманский Я.С.
Твердые соединения, тугоплавких металлов. М., Металлургиздат, 1957; с.8 1.
2. Авторское свидетельство СССР
В 976558, кл.В 22 F 3/00, 1978. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЗЛЕКТРОПРОВОДНЫХ НЕТЕРМОСТОЙКИХ
ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий помещение порошка в диэлектрическую матрицу между электродами-пуансонами и электроимпульсное прессование, отличающийся тем, что, с целью повышения качества эа счет исключения микротрещин, между нетермостойким порошком.и электродами-пуансонами дополнительно помещают электропроводящий порошок, удовлетворяющий следующим условиям
1,35@ jP„° 3,2 М 2,1 g„j 7,2, где Jg и Ъ вЂ” электросопротивление и теплспроводность электропроводящего порошка; и Фп — электросопротивление и
С2 теплопроводность нетермостойкого порошка.
1 1139
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к способам изготовления изделий из электропроводных порошковых нетермостойких материалов.
Известен способ изготовления изделий, включающий прессование порошков и последующее спекание или горячее прессование (1) .
Недостатками этого способа являют- 10 ся малая экспрессность, необходимость использования защитной атмосферы, значительная энергоемкость процесса, а также подверженность к изменению состава соединений, имеющих область гомогенности при длительных высокотемпературных выдержках.
Наиболее близким к предлагаемому является способ электроимпульсного прессования металлических порошков, включающий помещение порошка в диэлектрическую матрицу между электродами-пуансонами при давлении 0,5
5 т/см и пропускание импульса тока плотностью 10 — 10 А/см длительЧ 2 ностью 10 10 с j2J . Порошок при этом уплотняется, образуя компактное изделие ° Данный способ не требует защитной атмосферы (21.
Однако использование указанных
30 режимов для компактирования порошков нетермостойких материалов (карбиды, нитриды металлов приводит к появлению микротрещин у плотных образцов, что вызывается действием термических напряжении из-эа градиента темпера35 тур, возникающих вследствие быстрого отвода тепла от компактного изделия через пуансоны..Быстрый отвод тепла объясняется высокой теплопроводностью металлических пуансонов.
Цель изобретения — повышение качества за счет исключения микротре-. щин.
Поставленная цель достигается 45 тем, что согласно способу изготовления изделий из электропроводных нетер. мостойких порошковых материалов, включающему помещение порошка в диэлектрическую матрицу между электродами-пуансонами и электроимпульсное прессование, между нетермостойким порошком и электродами-пуансонами дополнительно помещают электропроводящий порошок, удовлетворяющий следующим ус- 55 ловиям
1,35 1 и Я вЂ” электросопротивление и и П теплопроводность нетермостойкого порошка. Добавление демпфирующей засыпки между порошком нетермостойкого материала и пуансонами приводит к тому, что после прохождения импульса тока через "слоеную" порошковую засыпку, отвод тепла от полученного изделия из порошка керамического материала осуществляется не непосредственно через -металлические пуансоны с высокой теплопроводностью, а.через материал демпфирующей засыпки, теплопро-. водность которого ниже теплопроводности материала получаемого изделия. При этом скорость охлаждения изготовленного образца резко уменьшается, снижая тем самым градиент температуры по высоте изделия, а следовательно, и величину термических напряжений, -так опасных для нетермостойких материалов. Способ осуществляют следующим .образом. Нетермостойкий порошок помещают в диэлектрическую матрицу. Между нетер1 мостойким порошком и электродамипуансонами дополнительно помещают электропроводныч порошок, удовлетво-. ряющий условиям: 1, 35< ф/pä с 3, 2 и 2,1- A II 1%g+7,2 и пропускают импульс тока плотностью 10 — 10 А/см, дли4 -3 " тельностью 10 — 10 с при давлении 10, 5-5 м/см . Пример осуществления способа. ! Электропроводящий порошок TiN засыпают в матрицу с внутренним диаметром 8 мм из неэлектропроводного материала (керамика) . Высота засыпки по-рошка TiN 8aM, С торцов матрицы вставляют молибденовые электроды, которые подсоединены к импульсному источнику тока 1батарее конденсаторов). Между пуансонами и порошковой засыпкой ТЮ засыпают порошок ИЬИ. Высота демпфирующей засыпки с каждой стороны составляет 8 мм. Таким образом, высота всей "слоеной" засыпки равняется 24 мм, Один из пуансоновэлектродов неподвижен, на другой подается давление подпрессовки от внеш. него нагружающего устройства, которое равняется 2,5 т/см и поддержиСпособ УплотняеMblH материал ДавлеПлотность Примечание Плотность Материал Q! Pn ние пп тока, А/см Х a 10 изделия поджатия, Т/см демпфирую" щей эасыпки {О 0,13 2,5 Изве80 Микротрещины S2 по всему 83 объему изZrN ТаС 0 12 2,5 2 стный TiN -,13 2,5 делий NbN 3 NbN 3 86 Трещин по 92 объему из91 делий не 92 обнаружено 4 Пред- ZrN 7,2 0,20 2,5 7,2 0,22 2,5 5 лагае- ZrN 1,35 3,3 0,21 2,5 3,2 2,1 0,21 2,5 6 мый NbN TaN CrN NbN 2,45 5,77 0,22 2,5 ТаС TiC 3,2 4,4 0,23 2,5 3 11 вается во время и после прохождения импульса тока. Конденсаторную батарею заряжают до напряжения 4,1 кВ, чтобы получить амплитуду плотности тока в импульсе 0,21 ° 10 А/см, Затем батарея конденсаторов разряжается через поджатую давлением засыпку порошка.. Полученное изделие извлекается иэ матрицы и подвергается механической обработке для удаления материала демпфирующего слоя. В результате получается образец из порошка TiN с плотностью 917. от теоретической без микротрещин. Предлагаемый способ был опробован также для получения плотных изделий из порошков следующих нетермостойких материалов ЫС, TiN, CrN, ZrN, TaC. В качестве материала демпфирующей засыпки используют NbN, TaN, TiC, HfC,. Cr З9564 4 известным и предлагаемым способами приведены в таблице. Как видно из таблицы применение демпфирующей засыпки из электропроводного порошка, удовлетворяющего условиям 1,35 Pq, /Pp i 3,2, а 2,1 9„(q с ф7,2 (см. табл., поз.4-9) позволйет получить бездефектные изделия с плотностью186-92% от теоретической, тогда как изделия, полученные известным способом (см.табл;, поз.1-3) или с применение демпфирующей засыпки, не удовлетворяющей указанным условиям (см.табл.> поз.lO и 11) имеют плотность менее 86Х н микротрещины по всему объему. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать бездефектные плотные изделия из порошков нетермостойких материалов, таких как тугоплавкиекарбиды и нитриды переходных металлов. 1139564 Продолжение таблицы 9 fO 85 Микротрещины 10 Приме- ZrC 81 по объему изделий Составитель В.Солопов Редактор И.Касарда Техред Т.Фанта Корректор Г,Огар Заказ 202/10 Тираж 747 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä„ ул.Проектная, 4 11 ры на- - Zr N значения, выходящие, за пределы предлагае;мых И С 1,3 1,8 0,19 2,5 Cr N 4,5 1,0 . 0,22 2,5
