Способ получения пористых материалов на основе титана

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу изготовления спеченных пористых материалов на основе титана для втулок подшипников скольжения, фильтров и т.п. Задача изобретения реализуется за счет применения более эффективных воспламеняющих добавок в оптимальном количестве при спекании в режиме горения, замены локального воспламенения прессовки на ее объемный нагрев в камере печи, совмещения охлаждения и пропитки в масле воедино. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу изготовления спеченных пористых материалов и изделий из них, и может быть использовано, в частности, для изготовления втулок - подшипников скольжения, фильтров и т.п., спекаемых на основе титана.

Известны способы получения спеченных пористых изделий на основе титана, включающие приемы порошковой металлургии, в том числе и спекание в режиме горения.

В последнем случае роль воспламеняющей добавки выполняет органическое вещество - тетразол, а процесс воспламенения - горения инициируется за счет воспламенения с помощью локального контакта прессовки с накаленной металлической нитью, спиралью, с помощью светового луча оптического квантового генератора и т.д.

Недостатками известных способов изготовления порошковых материалов является то, что органическая добавка тетразол выполняет только единую функцию - поджигает смесь, но не образует с порошком основы интерметаллиды, которые дисперсно упрочняют материал, повышают его износостойкость. Кроме того, локальный разогрев прессовки сопряжен с определенными трудностями благодаря открытому теплоотводу в пространство, следовательно частым пережогам спирали и т.п., в результате чего поджечь прессовку не всегда удается.

Наиболее близким к изобретению является способ получения спеченных пористых изделий из титанового порошка с добавками тетразола, включающий смешение порошков, прессование и спекание на воздухе в режиме горения.

Цель изобретения - повышение прочности и износостойкости порошковых материалов и упрощение метода их воспламенения.

Это достигается за счет замены воспламеняющей добавки на более эффективные и применения объемного нагрева прессовки в камере печи вместо локального нагрева - воспламенения.

Сущность изобретения заключается в следующем: применение металлических компонентов-воспламенителей из группы алюминия, циркония, свинца, железа, хрома, никеля, экзотермический эффект которых проявляется в реакциях образования со спекаемой матрицей интерметаллидов титана, с выделением тепла, достаточного для горения и спекания. Изначальный нагрев до температур воспламенения (реакции) осуществляется не за счет разогрева прессовки при локальном контакте разогретой спирали или другого концентрированного теплового источника, а путем объемного разогрева в камере, нагретой до температуры воспламенения печи, которая автоматически отключается при избыточной генерации экзотермического тепла в процессе реакции горения, если температура спекания будет слишком высокой.

Как показали исследования, при оптимальном содержании добавок (5-20%) выделяется достаточно тепла для спекания прессовки и недостаточно для чрезмерного ее перегрева, когда появляется избыток жидкой фазы и прессовка не держит форму и размеры.

Упрощение, удешевление способа достигается также за счет совмещения процесса охлаждения и пропитки в холодной масляной ванне, в противоположность обычным способам, когда спеченную и охлажденную заготовку повторно нагревают и окунают в масляную ванну, что удлиняет технологический процесс.

В таблице приведены характеристики порошковых материалов на основе титана.

П р и м е р ы 1-7. Порошковую смесь (строка 1) оптимального состава смешивают в шаровой мельнице в течение 4 ч. Из готовой шихты при усилиях прессования 5 т/см² прессуют цилиндры диаметром 10х15 мм, затем помещают в нагретую до температуры воспламенения прессовки камеру печи (с автоматическим отключением в случае избытка экзотермического тепла) с воздушной атмосферой. После истечения 2-3 мин процессы экзотермического спекания заканчиваются (что можно видеть по уравниванию интенсивности светового фона прессовки и камеры печи), после чего раскаленные образцы сбрасываются в масляную ванну для охлаждения, закалки, пропитки.

Спеченные образцы испытывались на трение и изнашивание при нагрузках от 2 до 20 МПа, при скорости скольжения 1 м/с, с окунанием пары трения в резервуар с морской водой (взятой в районе акватории морского порта г. Одессы).

П р и м е р 8 (сопоставительный, строка 8) - в условиях прототипа.

Заявленный способ может быть использован на любом металлообрабатывающем предприятии, имеющем кузнечно-прессовый и термический участки.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА, включающий приготовление смеси порошков титана с добавками, прессование, нагрев и спекание в режиме горения, отличающийся тем, что в качестве добавок вводят металл, выбранный из группы: алюминий, цирконий, свинец, железо, хром, никель, а нагрев до воспламенения осуществляют в камере печи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавку металлов вводят в количестве 5 - 20 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после спекания проводят закалку и пропитку маслом.

4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что закалку и пропитку проводят одновременно путем погружения спеченного материала после завершения горения в холодную масляную ванну.

РИСУНКИ

Рисунок 1