Способ изготовления изделий из порошков на основе карбида бора

 

Сущность изобретения: готовят шихту, в которую вводят дисилицид молибдена или циркония в количестве 10-20 мас.% прессуют, размещают изделие в графитовой засыпке с порошком фракции 0,2-1,0 мм, нагрев осуществляют сначала до температуры 1100-1300°С, затем со скоростью 30-90°С/мин до температуры 1800-1850°С, спекание проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности для получения конструкционных износостойких деталей. Наиболее простым и доступным методом является спекание тугоплавкого соединения без приложения давления. Однако жесткая направленная ковалентная связь в карбиде бора и, как следствие, низкая пластичность и высокое сопротивление скольжению по границам зерен в процессе спекания вплоть до температур близких к температуре плавления, создают трудности при получении изделий на основе карбида бора. Наиболее близким способом изготовления изделий из карбида бора является способ, используемый при получении износостойкого материала, включающий приготовление шихты: MoSi₂ 5-10; ZrC 0,2-6,0; Al₂O₃ 0,2-5,0; TiС 0,2-5,0; C 0,3-3,0; B₄C остальное, прессование, размещение изделий в графитовой засыпке, нагрев и спекание в вакууме при температуре 2100^оС в течение 5-10 мин. К недостаткам способа-прототипа следует отнести то, что полученные образцы имеют значительный размер зерна более 10-15 мкм, а также для проведения процессов спекания необходимо использовать усовершенствованные (замена нагревателя, создание дополнительных экранов) высокотемпературные шахтные печи. Целью предлагаемого изобретения является упрощение способа и уменьшение размера зерна. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из порошков на основе карбида бора, включающем приготовление шихты, прессование, размещение изделий в графитовой засыпке, нагрев и спекание, согласно изобретению, в шихту вводят дисилицид молибдена или циркония в количестве 10-20 маc. в качестве графитовой засыпки используют порошок фракцией 0,2-1,0 мм, нагрев осуществляют сначала до температуры 1200-1300^оС, затем со скоростью 30-90^оС/мин до температуры 1800-1850^оС, а спекание проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Использование в качестве добавок при спекании карбида бора дисилицидов молибдена и циркония позволяет не только реализовать режим жидкофазного спекания, значительно повысив интенсивность реакционной диффузии, но и создает условия для протекания процесса в режиме СВС. Установлено, что засыпка из графитового порошка не только способствует равномерному прогреву прессовок и предотвращает припекание изделий друг к другу, но и является необходимым условием начала возникновения СВС в система B₄C-MoSi₂ и B₄C-ZrSi₂. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Порошки смешивали в фарфоровой бочке с шарами в среде этилового спирта в течение 24 ч. После сушки и отделения от размольных тел в шихту в качестве пластификатора вводили 5%-ный раствор каучука в бензине. Прессование образцов проводили на гидравлическом прессе при давлении 52 МПа в стальных пресс-формах. Затем спрессованные заготовки помещали в графитовый контейнер, засыпали графитовым порошком фракцией 0,2-1,0 мм. Нагрев в вакууме осуществляли в две стадии: на первой стадии до температуры 1100-1300^оС с выдержкой 20-30 мин, на второй стадии до температуру 1800-1850^оС со скоростью 30-90 град/мин. Спекание проводят в режиме высокотемпературного синтеза, температура разогрева контейнера составляет 2200-2300^оС в течение 15-30 с (см.таблицу). Известный способ осуществляли следующим образом. Приготавливали шихту, вводили связку, прессовали под давлением 52 МПа, изделия помещали в контейнер, засыпали графитовой крупкой (использовали отходы графитового производства) размером 2-4 мм, нагревали до температуре 2100^оС и спекали в течение 10 мин. Спеченные образцы имели относительную плотность 0,85, а размеры зерен составили 10-15 мкм.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА БОРА, включающий приготовление шихты, прессование, размещение изделий в графитовой засыпке, нагрев и спекание, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и уменьшения размера зерна, в шихту вводят дисилицид молибдена или циркония в количестве 10-20 мас. в качестве графитовой засыпки используют порошок фракции 0,2-1,0 мм, нагрев осуществляют сначала до температуры 1100-1300^oС со скоростью 30-90^oС/мин до температуры 1800-1850^oС, а спекание проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---