Способ получения шихты для композиционного изделия

 

Изобретение относится к технологии получения многокомпонентных высокодисперсных порошковых смесей неорганических материалов и может быть использовано для изготовления композиционных изделий методом порошковой металлургии. С целью повышения механической прочности композиционного изделия путем увеличения однородности и удельной поверхности фракций шихты порошковые графит и кремний вместе с мелющими телами загружают в барабан шаровой мельницы на 1/3 объема, измельчают и смешивают названные материалы вначале при ударно-сдвигающей, затем сжимающе-сдвигающей нагрузках в среде жидкого азота при отношении времен воздействия нагрузок 1:6. 2 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 02 С 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н (21) 4740292/33 (22) 24.07.89 (46) 15,08.91. Бюл. М 30 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике с опытным производством Физико-технического института низких температур АН

УССР (72) Ю.Л,Гальчинецкая, Г.М.Гуняев, В.И,Кулеба, В.И.Момот и А.А.Хоменко (53) 621.926.9(088,8) (56) Труды Европейского совещания по иэмельчению. М.: Изд. лит. по строительству, 1966. с,328-329. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ

КОМПОЗИЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к технологии получения многокомпонентных высокодисИзобретение относится к технологиям приготовления многокомпонентных высокодисперсных порошковых смесей неорганических материалов и может быть использовано в порошковой металлургии.

Целью изобретения является повышение механической прочности композиционного изделия путем увеличения однородности и удельной поверхности фракций шихты.

Измельчение и смешивание порошковых компонентов шихты с разной твердостью в барабане шаровой мельницы, загруженной мелющими телами и указанными компонентами на 1/3 объема, в среде жидкого азота вначале при ударно-сдвигающей нагрузке, затем сжимающе-сдвигающей нагрузках при отношении времен воздействия нагрузок 1:6 позволяет повысить однородность и удельную поверхность. Ы, „1669549 А1 персных порошковых смесей неорганических материалов и может быть использовано для изготовления композиционных изделий методом порошковой металлургии.

С целью повышения механической прочности композиционного изделия путем увеличения однородности и удельной поверхности фракций шихты порошковые графит и кремний вместе с мелющими телами загружают в барабан шаровой мельницы на 1/3 объема, измельчают и смешивают названные материалы вначале при ударносдвигающей, затем сжимающе-сдвигающей нагрузках в среде жидкого азота при отношении времен воздействия нагрузок 1:6. 2 табл. фракций шихты, так как создаются условия для разрушения вначале более твердой порошковой компоненты путем удара и сдвига, затем сжатием и сдвигом, при которых разрушаются частицы более мягкой порошковой компоненты, частицы которой обволакивают частицы более твердой компоненты. Тем самым получают однородную массу, которая при спекании проявляет высокие механические свойства в композиционном изделии.

Для примера рассмотрим получение углерод-кремниевой шихты для композицио ных изделий и элементов высокотемпературной двигательной установки летательного аппарата.

Порошковые графит и кремний вместе с мелющими телами загружают на 1/3 объема в шаровую мельницу и измельчают и смешивают их в среде жидкого азота вначале пои

1669549 вращении барабана шаровой мельницы с частотой 120 теоретической критической частоты, затем — 75 теоретической критической. Вначале разрушаются частицы кремния, как более твердого порошкового компонента за счет воздействия мелющими телами — ударной и сдвигающей нагрузками, При этом в частицах создаются также концентраторы напряжений (зародыши трещин), Затем при переходе к воздействию на частицы сдавливающей и сдвигэющей нагрузками происходит дальнейшее разрушение частиц кремния одновременно с более мягкими частицами графита, причем последние обволакивают частицы кремния, чем обеспечивается качественное смешивание. При сжатии и сдвиге частиц кремния жидкий азот, попадая в созданные ранее трещины, обеспечивает расклинивающее действие, увеличивая тем самым число разрушенных частиц кремния в шихте. В конце процесса в барабаны добавляют предварительно охлажденный жидким;эотом пульвербакелит в качестве органического связующего, который, как наиболее мягкий компонент углерод-кремниевой шихты, измельчается эа короткое время, и его частицы обволакивают упомянутую выше композицию из частиц кремния и графита.

Таким образом, получают шихту с увеличенными однородностью и удельной поверхностью фракций шихты.

Согласно приведенной табл.1, при получении углерод-кремниевой шихты предлагаемым способом содержание фракций с размером частиц от 1 до 8 мкм составляет

81 (no прототипу 46 ). Это приводит к увеличению удельной поверхности фракций шихты в 13 раз (см, пример 1) что, в свою очередь, обусловливает повышение механической прочности композиционного изделия, а также его стойкости к теплосменам в 2 раза.

Пример 1. Порошковые графит и кремний берут в следующих количествах, от массы шихты: графит 50; кремний 35, и вместе с мелющими телами (стальные шары диаметром 8 мм) загружают на 1/3 объема в стальной барабан шаровой мельницы, которую затем заполняют жидким азотом так, чтобы порошковые компоненты и мелющие

5 тела находились в жидкости. Барабан вращают с частотой 120 (, теоретической критической 30 мин. Частоту вращения снижают до 75 теоретической критической и вращают 180 мин. Отношение времени 1:6. Добав10 ляют в барабан 15 (от массы шихты предварительно охлажденного жидким азотом пульвербакелита и с частотой 75$ теоретической критической, барабан вращают

30 мин. Общее время равно 240 мин, Шихту

15 выгружают.

Пример ы 2-5. То же, что и в примере

1. С частотой 120 теоретической критической барабан вращают соответственно

20,15,35 и 40 мин. С частотой 75 — 190, 195, 20 175 и 170 мин, Отношения времен равны . соответственно: 1:8, 1:13, 1:5 и 1;4.

Результаты испытаний приведены в табл,1 и 2.

Таким образом, получение шихты со25 гласно способу позволяет повысить механическую прочность композиционного изделия.

Формула изобретения

Способ получения шихты для компози30 ционного изделия, включающий измельчение и смешивание дозированных порошковых компонентов разной твердости в барабане шаровой мельницы при воздействии сжимающе-сдвигающей нагрузки, 35 отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности композиционного иэделия путем увеличения однородности и удельной поверхности фракций шихты, порошковые компоненты и

40 мелющие тела загружают в барабан шаровой мельницы на 1/3 объема, измельчение и смешивание производят в среде жидкого азота вначале при ударно-сдвигающей, затем сжимающе-сдвигающей нагрузках при

45 отношении времен воздействия нагрузок

1:6.

Таблица 1

1669549

Таблица г

* В скобках дано количество теплосмен, выдерживаемых композиционным изделием до разрушеййя.

Составитель Б. Молявко

Редактор М. Бокарева Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле .

Заказ 2696 Тираж 368 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

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