Способ получения твердого сплава на основе карбида титана с металлической связкой

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5ц5 В 22 г 3/16, С 22 С 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3639144/02 (22) 05.09.83 (46) 15.01.93. Вюл. F. 2 (71).Институт оптики атмосферы С0 АН

СССР (72) В.Е.Овчаренко, В.В.Фадин, О.В.Сизова и А.Н.Зиборов (56) Авторское свидетельство СССР

Y 255221, кл. С 22 С 29/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Р 617485, кл. С 22 С 29/00, 1978. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО

СПЛАВА.НА ОСНОВЕ КАРБИДА ТИТАНА С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВЯЗКОЙ, включающий смешиваwe порошков исходных компонентов и

ГОСУДАРСТВ Е Н НОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение относится к производству твердых сплавов на основе карбидов металлов с металлической связкой.

Укаэанные твердые сплавы обладают рядом уникальных свойств, соединяя в себе твердость и износостойкость твердых сплавов с прочностью и вязкостью легированных сплавов.

Известен способ синтеза тугоплавких соединений путем воспламенения порошковой смеси металлов с углеродом в закрытом объеме.. Синтез основан на использовании тепла, которое выделяется в результате химической реак-, ции взаимодействия компонентов порошковой смеси (зкзотермическая реакция), и происходит в режиме горения.

Температура в зоне горения достигает

2000 - 4000 С, скорость горения 1

l5 см/с.

Недостатком способа является получение конечного продукта в порош„, SU,, 1164961 А1 воспламенение полученной смеси, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це« лью повышения прочности сплава, после смешивания смесь прессуют до пористости 20 — 403, а после воспламенения подвергают динамическому прессованию до беспористого состояния.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что перед воспламенением смесь нагревают до температуры

300 - 700 С.

3. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что воспламенение и динамическое прессование проводят в теплоизолированном объеме. кообразном виде, что требует дополнительных мер для получения литого материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности 1 достигаемому результату является способ получения твердых сплавов путем применения реакционной смеси из порошков окислов металлов, восстановителя и неметалла, а также металла связки. Применение окислов металлов позволяет увеличить температуру разогрева заготовки в результате наложения реакций восстановления металлов и синтеза .ту гоплавкого соединения. В результате конечный продукт имеет структуру литого материала. С целью устранения пор и раковин процесс проводят под давлением инертного газа 10002000 ат.

Однако данный способ получения твердых сплавов не позволяет полу1164961 чить высокопрочные компактные иэделия со стопроцентным выходом.

Целью изобретения является повышение прочности сплава.

Для достижения поставленной цели предложен-способ получения твердого сплава на основе карбида титана с металлической связкой, включающий смешивание порошков исходных компо- 10 нентов и воспламенение полученной смеси, в котором после смешивания смесь прессуют до пористости 20404, а после воспламенения подвергают динамическому npeccoaawe до беспористого состояния, причем перед воспламенением смесь HarpesaeT до

300 - 700 С, а воспламенение и динамическое.прессование проводят в теплоизолированном объеме. 20

Выдержка под давлением разогретой в результате синтеза карбида титана реакционной смеси с металлической связкой приводит к-растеканию расплава связки по частицам карбидной фазы, 25 способствует ускорению диффузионных процессов на границе раздела карбидная фаза - связка и s конечном счете обеспечивает получение беспористого твердого сплава даже в случае отсут- З0 ствия смачивания расплавом связки карбида титана в обычных условиях.

Пример I Порошок титана .(марки ПТН) перемешивали с сажей (марки ПИ-15) в течение 48 ч. После сушки в вакууме 1 ч при 90 С смесь состава Ti + 18 мас.3 С (соответствует составу карбида TiC) прессовали в стальной цилиндрической. пресс-фор- .40 ме диаметром 60 мм до относительной плотности 0,6. Полученную заготовку помещали в стальной, реактор, располо-. женный в основании пресс-формы, подводили к ней вольфрамовую спираль, 45 пространство между основанием, боковыми стенками реактора, пуансоном пресс-формы и заготовкой засыпали кварцевым песком. Воспламенение заготовки проводили подачей напряжения

40 - 60 В при токе 25 - 30 А на вольфрамовую спираль в течение 2 - 5 с.

В момент окончания горения, который фиксировали расположенной на противоположной от .спирали стороне заготовки термопарой, автоматически включался пресс и сжимал заготовку с усили. ем около 20 кг/мм2. Время прессования составляло около 12 с.

Целевой продукт представляет собой компактный материал иэ карбида титана состава TiC. Твердость. материала по шкале HRA равна 88 ед. Прочность на изгиб 90 кгlмм2.

Пример 2. Порошок титана перемешивали с сажей и порошком стали

Р10 дисперсностью не более 60 мкм.

По описанной методике были получены

1 смеси составов 87,23 мас.Ф Ti +

+ 19,129 мас.З.С + 43,641 мас.3 стали и 58,68 мас.Ж Ti+ 12,87 мас.3 С

+ 78,45 мас.Ф стали с целью получен! конечного продукта составов TiC +

+ 20 об.4 и TiC + 50 об.3 связки соответственно.

Компактирование разогретой в результате синтеза карбида титана заготовки.проводили в момент достижения наибольшей температуры ее разогрева.

Последнее осуществляли с помощью особого таймерного блока в системе уп-. равления прессом, который задавал время выдержки заготовки под горение смеси.

Время выдержки определяли из полу ченных заранее кинетических кривых горения °

Пористость полученных сплавов составляла не более 0,13. Твердость по шкале HRA составляла 89 и 87 ед. соответственно. Прочность на изгиб рав" на 100 и 105 кг/мм соответственно.

Пример 3. Заготовку из реакционной смеси состава (TiC + С) +

+ 20 об."o стали Р10 непосредственно перед синтезом нагружали. в реакторе с усилием 25 т. Затем производили синтез карбида и динамическое прессование..Материал имел пористость не более О, 13. Твердость и прочность на изгиб составляла 90 ед. по шкале HRA и 110 кгlммз соответственно.

Il р и м е р 4. Заготовку из реакционной смеси состава (TiC + С) +

+ 20 об.Ф стали Р10 непосредственно перед синтезом карбида титана нагре" вали вместе с реактором в печи ñîïðîтивления до 400 С. Затем в установленном порядке проводили синтез кар-. бида титана и динамическое прессование. Целевой продукт имел пористость не более 0,13. Твердость и прочность на изгиб составляли 90 ед. по шкале

HRA и 120 кг/мм2 соответственно. Уве,личение температуры подогрева до 400, 500, 600 и 700 С.не влияет. на твердость целевого продукта, прочность

5 11 твердого сплава на изгиб увеличивается. до 130 кгlмм при температуре разогрева 700 С. Дальнейшее увеличение температуры предварительного раЗогрева заготовки нецелесообразно из-за опасности локального прохождения реакции .синтеза карбида титана в объеме заготовки в режиме теплового взрыва.

В таблице обобщены данные о влиянии предварительного нагружения и подогрева реакционной смеси на твердость и прочность на изгиб твердого сплава TiC + 20 об.Ф стали Р10.

64961 6

Для сравнения твердость и прочность на изгиб получаемого методами

I порошковой металлургии твердого сплава состава TiC + 20 мас.Ф NiTi равны

89,5 ед. по шкале HRA и 100 кг/мм соответственно.

Из таблицы видно что предвари1р тельное прессование исходной смеси и динамическое прессование ее после воспламенения способствует увеличению твердости и йрочности компактного изделия со стопроцентным выходом

15 конечного продукта.

Тве рдость, ед. по шкале

HRA

Пористость заготовки, Ф

Прочность сплава на изгиб, КГ/ММ

Усилие предварительного нагружения, кг/NM2

Режим получения твердого сплава

Температура предварительного нагрева о смеси, С

Без предварительного на-. 0 20 40 гружения порошковои сме- си

90

20

20

20

20

4. С предварительным на- 0 гревом порошковой смеси

P

С предварительным нагружением и подогревом

300

2. С предварительным нагружением порошковой смеси

3. Без предварительного нагрева порошковой смеси

200

38

34

32

28

22

89 100

89 105

89,5 110

90 110

90 110

90 115

90 105

89 90

89 90

90 120

90 120

90 125

90 130

90 130

89 105

90 120

90 110

90 125

Продолжение таблицы

1164961

5 6 7

400

700

800

Техред И.Иоргентал Корректор Л.Филь

Редактор Т.Иарганова

Заказ 1085 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 1";-35, Раушская наб., д, 4/5

:Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

29

20 о

37

28

37

90 130

90 130

90,5 135

90,5 135

90 125

90,5 140

90,5 145 .

90,5 120

90 125

90 120

99 100

Способ получения твердого сплава на основе карбида титана с металлической связкой Способ получения твердого сплава на основе карбида титана с металлической связкой Способ получения твердого сплава на основе карбида титана с металлической связкой Способ получения твердого сплава на основе карбида титана с металлической связкой 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления несгораемых анодов, используемых для электролитического извлечения цветных металлов из расплавленных солей

 

Наверх