Способ изготовления изделий из моноалюминия никеля
Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретения - повышение технологичности материала. Предлагаемый способ заключается в прессовании порошков алюминия, плакированных никелем, при давлении 200-1000 МПа, экструзии при комнатной температуре с деформацией 90-96% или при 300-500°С с деформацией 96-99,9%, механической обработке и ступенчатой термообработке сначала при 610-640°С с выдержкой 3-4 ч, при нагреве до 1050-1130°С с выдержкой 3-4 ч, затем при нагреве до 1480-1520°С с выдержкой 0,8-1 ч. Изобретение позволяет получать изделия сложной формы за счет повышения технологичности материала. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистичесних
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1560409 А 3 (51)5 В 22 F 20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ с удовлетворительной для манипуляций прочностью. Брикетирование при давлениях выше 1000 МПа нецелесообразно из-за критических нагрузок на пресс- ЯД оснастку.
Холодная экструзия с деформацией менее 90 не позволяет получить ком- ф пактный качественный полуфабрикат, а экструзия при комнатной температуре ф с деформацией более 96/ требует усилий, превышающих допустимые для прессового инструмента. Для получения олуфабрикатов методом экструзии хо- а лодного брикета с деформацией 9699,94 необходим нагрев стенок контейнера до 300-500 С. При температуре о стенок контейнеров ниже 300 С и деформации 96.-99,9ß усилия на прессоЬый инструмент превышают допустимые. о Нагрев стенок контейнера выше 500 С
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО иэОБРетенкям и ОТМРыГиям пРи Гкнт сссР (21) 4353663/31-02 (22) 30 ° 12.87 (46) 30.04.90. Бюл, N 16 (71) Институт металлургии имени
A.À. Байкова AH СССР (72) С.b. Масленков, С.А, Филин и В.,В. Кулешов (53) 621 ° 762,4,04(088.S) (56) I. Л. Walker and Е. А. Starke.
Nicrastructure and properties of
extruded PM 7091 plat.е. — Powder Metallurgy, 198З, vol ° 26, 3 4, р. 185191. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ
МОНОАЛЮМИНИДА НИКЕЛЯ (57) Изобретение относится к порошИзобретение относится к порошковой металлургии, в «асгности к способам изготовления изделий из моноалюминида никеля, Целью изобретения является повышение технологичности материала, Предложенный способ заключается в прессовании порошков алюминия, пла кированных никелем, при давлении
200" 1000 МПа, экструзии при комнатной температуре с деформацией 90-963 или при температуре 300-500 С с део формацией 96-99, =" <, механической обработке и ступенчатой термообработке сначала при 610-640 С с выдержкой
3-4 ч, при нагреве до 1050-1130 С с выдержкой 3-4 ч, затем при нагреве до 1480-1520 С с выдержкой О, 8-1 ч.
Прессование при давлениях ниже
200 МПа не позволяет получать брикет
2 ковой металлургии. Цель изобретения повышение технологичности материала.
Предлагаемый способ заключается в прессовании порошков алюминия, г.ла-. кированных никелем, при давлении
200-1000 МПа, экструзии при комнатной температуре с деформацией 90-96> или при 300-500 С с деформацией 9699,93, механической обработке и ступенчатой термообраоотке сначала при
610-640 С с выдержкой 3-4 ч, при нагреве до 1050-1130 С с выдержкой
3-4 ч, затем при нагреве до 14801520 С с выдержкой 0,8-1 ч. Изобретение позволяет получать изделия сложной формы за счет повышения техно" логичности материала. 1 табл.
1560409 практически трудно осуществить иэ-за высоких тепловых потерь в окружающую атмосферу. Проведение экструзии с деформацией более 99,94 требует предварительного нагрева брикета, что
5 не позволяет провести последующую термооЬработку и получить моноалюминид никеля данным способом.
Заключительная операция - ступенчатая термообработка проводится для получения изделий из моноалюминида никеля заданной формы за счет контролируемого температурно-временного воздействия на исходную композицию с заданным распределением слоев никеля и алюминия. Термообработка при
6 10-640 С в течение 3-4 ч позволяет сформировать по границам композиции
Ni-Al защитный слой соединения NigA1, 20 предотвращающий вытекание Al иэ полуфабриката. При температурах ниже
610 С время образования соединения
Ni Al резко возрастает, а при темпеэ ратурах выше 640 С возможно вытекание эвтектики Аl - NiA19 Увеличение 25 времени термообработки более 4 ч приводит к разрушению полуфабриката за счет объемных изменений, вызванных ростом соединения Ni A13 сверх критического. Уменьшение времени термооб30 о работки менее 3 ч при 610-640 С не позволяет создать барьерный слой
12А1 З нужнОй тОлщины, чтО при пОследующем повышении температуры тер" мооЬработки приводит к вытеканию Al 35 из полуфабриката.
На втором этапе температуру термооЬработки повышают до 1050 -1130 С и ведут ее в течение 3"4 ч, в этом температурном интервале происходит 40 образование интерметаллических соединений Ni Al и NiA1, причем боль L шую скорость роста имеет NiA1, формирующий барьерный слой. При термообраЬотке ниже 1050 С наибольшую 45 скорость роста имеет соединение
И1 А1э, что приводит к необратимым объемным изменениям и разрушению по. луфабриката. Повышение температуры выше 1130 -С в течение первых 4 ч вто- gp рого этапа термооЬраЬотки ведет к расплавлению материала. При временах выдержки менее 3 ч на втором этапе термообработки образуется. барьерный слой соединения NiA1 недостаточной толщины и повышение температуры на третьем, заключительном этапе, приводит к расплавлению и нарушению Фор мы образца.
Увеличение времени выдержки более
4 ч ведет к накоплению сверх допустимого соединения Ni A13, что приводит к разрушению полуфабриката.
Заключительный этап термообработки при 1480-1520 С в течение 0,8-1 ч необходим для расплавления соединения Ni A? и получения иэделия из моноалюминида никеля при сохранении заданной формы. Температура термооЬработки ниже 1480 С резко увеличивает время получения соединения NiA1.
Температура выше 1520 С приводит к разрушению изделия на стадии выравнивания состава.
Время термообработки менее 0,8 ч неДостаточно для полного растворения соединения Ni Пример . Проводят прессование> экструзию и термообработку композиционного порошка Аl, плакированного никелем. Порошок получают осаждением из газовой фазы И1 на сферические частицы Al. Размер частиц композиционного порошка 80-120 мкм. Соотношение никеля и алюминия соответствует стехиометрическому составу моноалюминида никеля в каждой компози" ционной частице. В состав пресс-оснастки входят: контейнеры 16,8 мм и 17 мм, глухая матрица и матрицы с диаметрами отверстий 5,6; 5,4; 4,8; 3,4; 2,4; 1,7; 1,6 мм, .соответствующие деформации 89, 90, 92, 96, 98, 99,9,.99,914, изготовленные из стали 3Х2В8Ф. 7 г прессуемого материала засыпают в контейнер пресса, устанавливают контейнер с засыпкой на 50-тонный вертикальный гидравлический пресс, сжимают под давлением пресса 4,5-22 т 180-1000 Ипа с выдержкой под давлением 1 с. Затем брикет выталкивают и экструдируют либо при комнатной температуре с деформацией 90-963, либо при температуре стенок контейнера 300-500 С с деформацией 96-99,9 " Изделия получают в виде прутков с диаметром, соответствующим диаметру отверстия в матрице. Первые две ступени термообраЬотки изделий, помещенных в вакуумированные кварцевые ампулы, проводят в печи сопротивления. Третий этап термической обработки осуществляется в ин560409 Формула иэобрет ения Способ изготовления изделий из моноалюминида никеля, включающий прессование порошка системы никель - алюминий, экструзию и механическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности материала, прессованию подвергают порошок алюминия, плакированный никелем, прессование ведут при давлении 200-1000 МПа, экструзию осуществляют при комнатной температуре с деформацией 90-964 или при температуре 300-500 С с деформацией 96-99,9Ф, после механической обработки осуществляют ступенчатую термообработку: сначала при 610-640 С с выдержкой 20 3-4 ч, при нагреве до 1050-1130 С с выдержкой 3-4 ч, затем при нагреве до 1480-1520 С с выдержкой 1 ц Брикетирование, т/МПа Брикет рассыпается Пруток расслаивается Вытекает алюминий 4, 5/180 1,6/200 4,6/200 89 600 1050-1130 610-640 1050-1130 3-4 3-4 2,5 3-4 Вытекает алюминий 4,6/200 4,6/200 20 650 610-640. 610-640 1040 610-640 1140 610-640 1050-1130 1480-1520 610-640 1050-1100 610-640 1050-1130 1470 610-640 1050-1130 1480-1510 4,6/200 ll,4/500 11,4/500 92 96 Расплавление изделия 11,4/500 22,7/1000 Расплавление изделия Разрушение изделия 4,6/200 1194/500 92 20 20 22,7/1000 3-4 3-4 0,8-1 610-640 1050-1130 1530 4,6/200 Разрушение изделия 5 1 дукционной печи в атмосфере инертного газа. Режим термообработки: 1 этап - нагрев до 610-640 С, выдержка 3-4 ч; 2 этап - нагрев до 1050-1130 С, выдержка 3-4 ч; 3 этап - нагрев до 1480-1520 С, выдержка 0,8-1 ч. Реэуль-аты исследований представлены в таблице. Уровень свойств изделия, полученного по предлагаемому способу, соответствует уровню свойств иэделия, полученного по способу-прототипу. Предложенный способ позволяет получат.ь изделия сложной формы (спирали, сложные профили, детали переменного поперечного сечения и т.п.) за счет повышения технологичности материала. 3-4 4,5 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 2,5 0,8-1 3-4 4,5 3-4 3-4 0,8-1 3-4 3-4 0 7 Давление экструзии выше критического Вытекает эвтектика Разрушение изделия Разрушение изделия И здели е не имеет фа зо вого состава моноалюминида никеля во всем объеме Изделие не имеет фазового состава моноалюминида никеля во всем объеме 1560409 ние таблицы! Брикетирование, т/МПа лия Моноалюминид никеля во всем объеме 610-640 1050-1130 1480-.1520 1480-1520 3-4 3-4 0,8-1 0,8-1 92 11,4/500 1480-1520 0,8-1 90 290 1480-1520 0,8-1 1480-1520 0,8-1 1480-1520 0,8-1 300 400 99,9 4,6/200 11,4/500 500 99,9 500 99 91 1480-1520 0,8-1 22,7/1000 510 Прототип 426 488 Охлаждение де 121 Изделие с составом соединения 11,4/500 в во18 г t-e Составитель Н. Левашева Редактор M. Циткина Техред H,Õoäàíè÷ Корректор C . .Шевкун Ю Заказ 944 Тираж 639 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгороц, уч. Гагарина,101 22,7/1000 4,6/200 4,6/200 11,4/500 22,7/1000 Моноалюминид никеля во всем объеме Моноалюминид никеля во всем объеме Давление экструзии выше критического Моноалюминид никеля во всем объеме Моноалюминид никеля во всем объеме Моноалюминид никеля во всем объеме Давление экструзии выше критического Сложно поддерживать температуру контейнера изза высокой теплоотдачи
