Способ получения композиционного материала

 

Использование: изобретение относится к области получения композиционных материалов. Сущность изобретения: материал изготавливают последовательными операциями: формования заготовки из порошка хрома, термообработки заготовки при температурах 600 - 1100^oC в среде газообразных углеводородов, пропитки полученного после термообработки полуфабриката металлов из группы: медь, серебро, золото или их сплавы. Реализация способа обеспечивает возможность изготовления деталей сложных форм и упрощает технологию за счет снижения температуры отдельных стадий процесса.

Изобретение относится к области получения композиционных материалов.

Использование ковалентных SiC, B₄C и металлоподобных TiC, TaC, WC, Cr₃C₂ и др. карбидов позволяет придать композиционным материалам с металлической матрицей износостойкость, высокую твердость, повышенные механические свойства [1] Известен способ получения композиционного материала на основе карбида хрома [2] В качестве металлической составляющей в способе использован никель. Способ состоит в смешении компонентов карбида хрома и никеля в необходимых соотношениях и последующем спекании при высокой температуре ≥1500^oC.

Способ имеет следующие недостатки: невозможность изготовления деталей сложных форм, т.к. процесс спекания сопровождается большой усадкой заготовки; высокие температуры осуществления процесса усложняют необходимое оборудование.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления высокоогнеупорных материалов с высокой плотностью путем формования заготовки из карбида хрома и углеродсодержащего вещества, термообработки заготовки и ее пропитки расплавом, содержащим 75 99 об.ч. металла из группы: кремний, хром, железо, никель, титан и 1 25 об.ч. металла из группы: алюминий, медь, кобальт, железо, так что, по меньшей мере, один металл взаимодействует с углеродом заготовки с образованием соответствующего карбида [3] Задачей изобретения является разработка способа получения композиционного материала на основе карбида хрома и металла, обеспечивающего возможность изготовления деталей сложных форм и упрощения технологии получения.

Поставленная задача решена тем, что в качестве металла используют металлы из группы: медь, серебро, золото или их сплавы, которые методом пропитки вводят в предварительно сформованную из порошка хрома и термообработанную в среде газообразных углеводородов при температуре 600 1100^oC заготовку.

Сущность технического решения состоит в следующем.

Предварительно сформованная из порошка хрома заготовка, в том числе и любых сложных форм, термообрабатывается в среде газообразных углеводородов при температуре 600 1100^oC. На этом этапе в объеме заготовки протекают химические процессы, приводящие к безусадочному преобразованию ее в полуфабрикат из карбида хрома, характеризующийся непрерывным трехмерным каркасом. Размеры и форма полуфабриката полностью совпадают с размером и формой заготовки. Трехмерный каркас полуфабриката заключает в себе открытую пористость, а также придает полуфабрикату достаточную прочность. Эта пористость может быть заполнена путем пропитки ее расплавами: Cu, Ag, Au или их сплавами, при этом ранее заданная форма не изменяется.

Осуществление термообработки при температурах ниже 600^oC не обеспечивает преобразование хрома в карбид хрома. Проведение термообработки при температурах выше 1100^oC нецелесообразно, т.к. дальнейшее повышение температуры усложняет требуемое оборудование, а следовательно, и технологию получения.

Пример 1. Порошок хрома формуют с применением традиционного временного связующего, например 5% раствора фенолформальдегидной смолы в этиловом спирте, в заготовку конической формы. Заготовку помещают в реактор и термообрабатывают при 600^oC в парах бензола в течение времени, необходимого для протекания в ней химических процессов. После извлечения из реактора полуфабрикат помещают в вакуумную печь и пропитывают серебром при температуре, превышающей температуру плавления серебра. Полученная деталь полностью сохранила форму и размеры заготовки. Состав детали карбид хрома 62 об. серебро 38 об.

Пример 2. Порошок хрома формуют на том же временном связующем в заготовку трубы. Заготовку термообрабатывают в реакторе при температуре 1100^oC в атмосфере метана. После извлечения из реактора осуществляют пропитку в вакууме сплавом состава: Cu 80 мас. Sn 20 мас. Полученная деталь полностью сохранила форму и размеры заготовки. Состав детали: карбид хрома 73 об. бронза 27 об.

Таким образом, реализация предлагаемого способа обеспечивает следующие преимущества: возможность изготовления деталей сложных форм за счет того, что металл вводится на последней стадии технологического процесса в полуфабрикат, форма и размеры которого застабилизированы осуществленными при термообработке заготовки химическими процессами и полностью совпадают с формой и размерами исходной заготовки; обеспечивается снижение температуры процесса на несколько сотен градусов по сравнению с прототипом, что упрощает и требуемое оборудование.

Формула изобретения

Способ получения композиционного материала путем пропитки заготовки из карбида хрома металлом, отличающийся тем, что используют предварительно сформованную из порошка хрома и термообработанную в среде газообразных углеводородов при температуре 600 1100^oC заготовку, а пропитку проводят металлами из группы: медь, серебро, золото или их сплавами.